JP2023540557A - energy storage cell - Google Patents

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シュテファン シュトック
マルティン フュルスト
ダーヴィト エンスリング
マルティン エルマー
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ヴァルタ マイクロバッテリー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
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Abstract

ストリップ形状の電極及びセパレータで構成され、2つの端子端面(104b、104c)及び巻取りケーシング(104a)を有する円筒状巻線の形である、複合体(104)、を備えるエネルギー貯蔵セル(100)が知られている。各電極は対応する集電体(115、125)を有し、負電極の長手方向縁部が端面(104b、104c)のうちの一方から突出し、正電極の長手方向縁部が端面のうちの他方から突出するように、電極が複合体内で互いに対して設計及び/又は配置されている。複合体(104)はハウジング内で軸方向に向いており、ハウジングは、端子円形開口部(101c)を有する管状金属ハウジング部品(101)を備えて、巻取りケーシング(104a)が管状ハウジング部品(101)の内面(101b)に接して載置されるようになっている。電極のうちの1つに電気的に接触するために、セル(100)は、1つの端面から突出している長手方向縁部(115a、125a)のうちの1つに直接接触し、長手方向縁部に溶接により接続している、接触要素(110)を備える。本発明によれば、管状ハウジング部品(101)の端子円形開口部(101c)は、接触要素(110)により、気密且つ液密の形で閉鎖されることになる。この目的のために、接触要素(110)は円形縁部(110a)を有し、接触要素(110)は、ハウジング内の圧力が閾値を超えると湾曲し、接触要素と第1の長手方向縁部との間の電気的接触が取り除かれる、金属メンブレン(111;151)である、又はそれを含む。an energy storage cell (100 )It has been known. Each electrode has a corresponding current collector (115, 125), with the longitudinal edge of the negative electrode projecting from one of the end faces (104b, 104c) and the longitudinal edge of the positive electrode protruding from one of the end faces (104b, 104c). The electrodes are designed and/or arranged relative to each other within the composite such that they protrude from one another. The composite body (104) is oriented axially within the housing, the housing comprising a tubular metal housing part (101) having a terminal circular opening (101c), and the winding casing (104a) comprising a tubular housing part (101c). 101) so as to be placed in contact with the inner surface (101b). In order to electrically contact one of the electrodes, the cell (100) directly contacts one of the longitudinal edges (115a, 125a) projecting from one end face, and a contact element (110) connected by welding to the part. According to the invention, the terminal circular opening (101c) of the tubular housing part (101) is to be closed in an air-tight and liquid-tight manner by the contact element (110). For this purpose, the contact element (110) has a circular edge (110a), the contact element (110) curves when the pressure in the housing exceeds a threshold, and the contact element (110) has a first longitudinal edge. is or includes a metal membrane (111; 151) between which electrical contact is removed.

Description

以下で説明する本発明は、電極-セパレータアセンブリを備えるエネルギー貯蔵セルに関する。 The invention described below relates to an energy storage cell comprising an electrode-separator assembly.

電気化学セルは、貯蔵された化学エネルギーを、酸化還元反応を介して電気エネルギーに変換することが可能である。電気化学セルは一般に、セパレータにより互いに分離された正電極及び負電極を備える。放電中、酸化プロセスの結果として、電子が負電極において放出される。その結果が電子流になり、電子流は外部の消費体により引き込まれ得る。電気化学セルは消費体にとってエネルギー供給源として機能する。同時に、電極反応に対応するイオン電流がセル内で生じる。このイオン電流は、セパレータを通過し、イオン導電電解液により可能になる。 Electrochemical cells are capable of converting stored chemical energy into electrical energy through redox reactions. Electrochemical cells generally include a positive electrode and a negative electrode separated from each other by a separator. During discharge, electrons are released at the negative electrode as a result of an oxidation process. The result is an electron current that can be drawn in by an external consumer. Electrochemical cells serve as an energy source for consumers. At the same time, an ionic current corresponding to the electrode reaction is generated within the cell. This ionic current passes through the separator and is enabled by the ionically conductive electrolyte.

放電が可逆的である場合、すなわち、放電中に起こった化学エネルギーから電気エネルギーへの変換が逆転し、したがってセルを再充電する可能性がある場合、セルは二次電池と呼ばれる。負電極をアノードとして、正電極をカソードとして表示することは、二次電池において慣習的であり、これは電気化学セルの放電機能に関連する。 A cell is called a secondary battery if the discharge is reversible, that is, if the conversion of chemical energy to electrical energy that occurred during the discharge can be reversed and thus recharge the cell. It is customary in secondary batteries to designate the negative electrode as an anode and the positive electrode as a cathode, which relates to the discharge function of an electrochemical cell.

二次リチウムイオン電池は、高電流を供給することが可能であり、比較的高いエネルギー密度が注目に値するため、今日では多くの用途で使用されている。二次リチウムイオン電池は、リチウムの使用に基づいており、リチウムはイオンの形でセルの電極の間を往復移動することができる。リチウムイオン電池の負電極及び正電極は通常、いわゆる複合電極として知られる電極から形成され、複合電極は、電気化学的活性成分に加えて、電気化学的不活性成分も含む。 Secondary lithium-ion batteries are used in many applications today because they are capable of supplying high currents and are notable for their relatively high energy density. Secondary lithium-ion batteries are based on the use of lithium, which can be shuttled between the cell's electrodes in the form of ions. The negative and positive electrodes of lithium ion batteries are usually formed from electrodes known as so-called composite electrodes, which, in addition to electrochemically active components, also contain electrochemically inert components.

二次リチウムイオン電池用の有用な電気化学的活性成分(活性材料)は、原則として、リチウムイオンを吸収し、再びそれらを放出することが可能な全ての材料である。ここでは、多くの場合、炭素ベースの粒子、例えば黒鉛炭素が、負電極のために使用される。リチウムのインターカレーションに好適な他の非黒鉛炭素材料も使用できる。加えて、リチウムとの合金化が可能な金属材料及び半金属材料を使用することも可能である。例えば、元素のスズ、アルミニウム、アンチモン、及びシリコンが、リチウムとの間で金属間フェーズを形成できる。正電極用に使用できる活性材料の例は、 Useful electrochemically active components (active materials) for secondary lithium-ion batteries are, in principle, all materials capable of absorbing lithium ions and releasing them again. Here, carbon-based particles, such as graphitic carbon, are often used for the negative electrode. Other non-graphitic carbon materials suitable for lithium intercalation can also be used. In addition, it is also possible to use metallic and semimetallic materials that can be alloyed with lithium. For example, the elements tin, aluminum, antimony, and silicon can form intermetallic phases with lithium. Examples of active materials that can be used for the positive electrode are:

リチウムコバルト物(LiCoO)、リチウムマンガン酸化物(LiMn)、リン酸鉄リチウム(LiFePO)、又はそれらの誘導体を含む。電気化学的活性材料は、通常、電極中に粒子形態で存在する。 It includes lithium cobalt material (LiCoO 2 ), lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ), lithium iron phosphate (LiFePO 4 ), or derivatives thereof. The electrochemically active material is usually present in particulate form in the electrode.

電気化学的不活性成分として、複合電極は一般に、二次元及び/又はリボン状の集電体、例えば活性材料用のキャリアとして機能する金属製箔、を備える。負電極用の集電体(アノード集電体)は、例えば銅又はニッケルから形成でき、正電極用の集電体(カソード集電体)は、例えばアルミニウムから形成できる。加えて、電極は、電気化学的不活性成分として、電極結合剤(例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、又は別のポリマー、例えばカルボキシメチルセルロース)、導電性改善添加剤、及び他の添加剤を含んでもよい。電極結合剤は、電極の機械的安定性を、更には、多くの場合、集電体への活性材料の接着を確実にする。 As electrochemically inert component, the composite electrode generally comprises a two-dimensional and/or ribbon-like current collector, for example a metal foil, which serves as a carrier for the active material. The current collector for the negative electrode (anode current collector) can be formed from copper or nickel, for example, and the current collector for the positive electrode (cathode current collector) can be formed from aluminum, for example. In addition, the electrode contains as electrochemically inert ingredients an electrode binder (e.g., polyvinylidene fluoride (PVDF), or another polymer, e.g., carboxymethyl cellulose), a conductivity-improving additive, and other additives. But that's fine. The electrode binder ensures the mechanical stability of the electrode and also, in many cases, the adhesion of the active material to the current collector.

リチウムイオン電池は一般に、電解液として、リチウム塩溶液、例えば、有機溶剤(例えば、炭酸エーテル及びエステル)中のヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)を含む。 Lithium ion batteries typically include a lithium salt solution, such as lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) in an organic solvent (eg, carbonic ethers and esters) as the electrolyte.

リチウムイオン電池の製造において、複合電極は1つ以上のセパレータと組み合わされて複合体本体がもたらされる。この場合、電極及びセパレータは、通常、圧力下で、また任意選択で貼り合わせにより又は接着剤結合により、互いに接合される。セルが機能するための基本的な能力が、アセンブリを電解液に含浸させることにより確立できる。 In the manufacture of lithium ion batteries, composite electrodes are combined with one or more separators to provide a composite body. In this case, the electrode and separator are usually joined together under pressure and optionally by lamination or adhesive bonding. The basic ability of the cell to function can be established by impregnating the assembly with an electrolyte.

多くの実施形態では、複合体本体は、巻線として形成される、又は巻線をもたらすように処理される。一般に、複合体本体は、電極/セパレータ/負電極のシーケンスを含む。多くの場合、複合体本体は、いわゆるバイセルとして作製され、その予想されるシーケンスは、負電極/セパレータ/正電極/セパレータ/負電極、又は正電極/セパレータ/負電極/セパレータ/正電極である。 In many embodiments, the composite body is formed as or processed to provide a winding. Generally, the composite body includes an electrode/separator/negative electrode sequence. Often, the composite body is made as a so-called bicelle, the expected sequence of which is negative electrode/separator/positive electrode/separator/negative electrode, or positive electrode/separator/negative electrode/separator/positive electrode. .

自動車セクター、電動自転車、又は更には高エネルギーを要求する他の用途、例えば工具は、充電及び放電中に高電流を注入することが同時に可能な、最大エネルギー密度を有するリチウムイオン電池を必要とする。 The automotive sector, electric bicycles, or even other applications requiring high energy, such as tools, require lithium-ion batteries with maximum energy density, capable of simultaneously injecting high currents during charging and discharging. .

多くの場合、前述した用途のセルは、円形円筒状セルの形をとり、例えば形状ファクタ21×70(直径×高さ、mm単位)を有する。この種類のセルは常に、巻線の形の複合体本体を含む。この形状ファクタの現代のリチウムイオン電池は、既に最大270Wh/kgのエネルギー密度を達成できている。しかしながら、このエネルギー密度は、中間ステップに過ぎないと考えられている。市場は既に、更に高いエネルギー密度を有するセルを要求している。 In many cases, cells for the aforementioned applications take the form of round cylindrical cells, for example with a shape factor of 21×70 (diameter×height in mm). Cells of this type always contain a composite body in the form of a winding. Modern lithium-ion batteries of this form factor can already achieve energy densities of up to 270 Wh/kg. However, this energy density is believed to be only an intermediate step. The market is already demanding cells with even higher energy densities.

しかしながら、改善された電気化学セルの開発では、留意すべき要因はエネルギー密度だけではない。充電及び放電中の電力損失を減らすために最小に維持しなければならないセルの内部抵抗、及びセルの温度調節にとって重要な可能性がある電極の熱的接続が、極めて重要なパラメータである。これらのパラメータも、巻線の形の複合体本体を含む円形円筒状セルとって非常に重要である。セルの急速充電中に、電力損失がセルにおける蓄熱をもたらす可能性があり、これが、大きな熱機械的応力、並びにその後のセル構造の変形及び損傷につながる可能性がある。集電体の電気的取り付けが、巻かれた複合体本体から軸方向に突出する別個の電気出力導体ラグを介して行われる場合、リスクが増幅される。なぜなら、充電又は放電中に、高負荷下にて、これらの出力導体ラグにおいて局所的に加熱が生じる可能性があるからである。 However, in the development of improved electrochemical cells, energy density is not the only factor to keep in mind. Critical parameters are the internal resistance of the cell, which must be kept to a minimum to reduce power losses during charging and discharging, and the thermal connection of the electrodes, which can be important for temperature regulation of the cell. These parameters are also very important for circular cylindrical cells containing composite bodies in the form of windings. During fast charging of cells, power loss can lead to heat accumulation in the cells, which can lead to large thermomechanical stresses and subsequent deformation and damage of the cell structure. The risk is amplified if the electrical attachment of the current collector is done via a separate electrical output conductor lug that projects axially from the rolled composite body. This is because during charging or discharging, localized heating can occur in these output conductor lugs under high loads.

国際公開第2017/215900A1号パンフレットは、電極-セパレータアセンブリ及びその電極がリボン状であり巻線の形であるセルについて記載している。電極はそれぞれ、電極材料が設けられた集電体を有する。反対の極性の電極が、電極-セパレータアセンブリ内で互いにオフセットされて配置され、その結果、正電極の集電体の長手方向縁部が一方の側において巻線から飛び出し、負電極の集電体の長手方向縁部の他方の側において巻線から飛び出している。集電体の電気的接触接続のために、セルは、線状の接触ゾーンがもたらされるように、長手方向縁部のうちの1つに接して載っている少なくとも1つの接触要素を有する。接触要素は、溶接により線状の接触ゾーンに沿って長手方向縁部に接合している。これにより、集電体に、したがって対応する電極にも、その全長にわたって電気的に接触することが可能になる。これにより、記載されているセル内での内部抵抗は著しく低下する。その結果、高電流の発生は、非常に良好に管理できる。 WO 2017/215900A1 describes an electrode-separator assembly and a cell in which the electrodes are ribbon-like and in the form of windings. Each electrode has a current collector provided with electrode material. Electrodes of opposite polarity are arranged offset from each other in the electrode-separator assembly such that the longitudinal edge of the current collector of the positive electrode protrudes from the winding on one side and the current collector of the negative electrode protrudes from the winding on one side. It protrudes from the winding on the other side of the longitudinal edge of. For electrical contacting of the current collector, the cell has at least one contact element which rests against one of the longitudinal edges so that a linear contact zone is provided. The contact element is joined to the longitudinal edge along a linear contact zone by welding. This allows electrical contact to be made over its entire length to the current collector and thus also to the corresponding electrode. This significantly reduces the internal resistance within the described cell. As a result, the generation of high currents can be managed very well.

それにも関わらず、電気化学セルの経年劣化、機械的破損、間違った充電、及びいくつかの他の理由の結果として、故障が起こる可能性があり、これらの結果、不必要な加熱又はセルにおけるガス発生が生じ、その結果、セル内の圧力が管理されない形で上昇する可能性がある。そのような場合、電気化学セルは一般に安全策を有する。この関係で、セル内のガス圧が過剰になった場合、端子と、それに接続された電極との間の電気的接触を切る、いわゆるCID(電流遮断装置)の使用が特に強調されるべきである。 Nevertheless, failures can occur as a result of aging of electrochemical cells, mechanical damage, incorrect charging, and several other reasons, and these result in unnecessary heating or Gas evolution may occur, resulting in an uncontrolled increase in pressure within the cell. In such cases, electrochemical cells generally have safeguards. In this connection, special emphasis should be placed on the use of so-called CIDs (Current Interrupting Devices), which break the electrical contact between the terminal and the electrodes connected to it in the event of excessive gas pressure in the cell. be.

しかしながら、CIDは比較的複雑な構造であり、通常は追加アセンブリとして設置される。CIDは、セルハウジング内で比較的大きな空間を占め、これはエネルギー密度を改善する目的に逆行する。 However, CIDs are relatively complex structures and are typically installed as additional assemblies. CIDs occupy a relatively large amount of space within the cell housing, which works against the goal of improving energy density.

本発明の目的は、従来技術と比較して改善されたエネルギー密度と、その電極の最大面積及び長さにわたって均一な電流分布とを特徴とし、同時に、その内部抵抗及びその能動的冷却特性に関して優れた特性を有する、エネルギー貯蔵セルを提供することである。しかしながら、セルは特に、改善された安全性及び生産可能性も特徴としなければならない。
この目的は、請求項1の特徴を有するエネルギー貯蔵セルにより達成される。セルの好ましい構成は、従属請求項から明らかとなるであろう。
The object of the invention is to be characterized by an improved energy density and a uniform current distribution over the maximum area and length of its electrodes compared to the prior art, and at the same time to be superior with respect to its internal resistance and its active cooling properties. An object of the present invention is to provide an energy storage cell having the following characteristics. However, the cells must also feature, inter alia, improved safety and manufacturability.
This object is achieved by an energy storage cell with the features of claim 1. Preferred constructions of the cells will become apparent from the dependent claims.

本発明のエネルギー貯蔵セルは、常に少なくとも以下の特徴a.~j.を有する:
a. セルは、アノード/セパレータ/カソードのシーケンスを有する電極-セパレータアセンブリを備える。
b. 電極-セパレータアセンブリは、2つの端子端面及び巻かれたジャケットを有する円筒状巻線の形をとる。
c. セルは、端子円形開口部を有する金属製の管状ハウジング部品を備えるハウジングを備える。
d. 巻線の形をとる電極-セパレータアセンブリは、ハウジング内において、巻かれたジャケットが管状ハウジング部品の内側に隣接するように軸方向に整列されている。
e. アノードはリボン状であり、第1の長手方向縁部及び第2の長手方向縁部を有するリボン状のアノード集電体を備える。
f. アノード集電体は、負電極材料の層が設けられたストリップ状の主領域と、第1の長手方向縁部に沿って延び電極材料が設けられていない自由縁部ストリップと、を備える。
g. カソードは、リボン状であって、第1の長手方向縁部及び第2の長手方向縁部を有するリボン状のカソード集電体を備える。
h. カソード集電体は、正電極材料の層が設けられたストリップ状の主領域と、第1の長手方向縁部に沿って延び電極材料が設けられていない自由縁部ストリップと、を備える。
i. アノード及びカソードは、アノード集電体の第1の長手方向縁部が端子端面のうちの一方を越え、カソード集電体の第1の長手方向縁部が端子端面のうちの他方を越えるように、電極-セパレータアセンブリ内で互いに形成され及び/又は配置されている。
j. セルは、第1の長手方向縁部のうちの1つに直接接触し、この長手方向縁部に溶接により接続している、少なくとも部分的に金属製接触要素を備える。
The energy storage cell of the invention always has at least the following features: a. ~j. has:
a. The cell comprises an electrode-separator assembly having an anode/separator/cathode sequence.
b. The electrode-separator assembly takes the form of a cylindrical winding having two terminal end faces and a wrapped jacket.
c. The cell comprises a housing comprising a metallic tubular housing part having a terminal circular opening.
d. An electrode-separator assembly in the form of a wire wound wire is axially aligned within the housing such that the wound jacket abuts the interior of the tubular housing part.
e. The anode is ribbon-shaped and includes a ribbon-shaped anode current collector having a first longitudinal edge and a second longitudinal edge.
f. The anode current collector comprises a strip-shaped main region provided with a layer of negative electrode material and a free edge strip extending along a first longitudinal edge and free of electrode material.
g. The cathode includes a ribbon-shaped cathode current collector that is ribbon-shaped and has a first longitudinal edge and a second longitudinal edge.
h. The cathode current collector comprises a strip-shaped main region provided with a layer of positive electrode material and a free edge strip extending along a first longitudinal edge and free of electrode material.
i. The anode and cathode are arranged such that the first longitudinal edge of the anode current collector extends over one of the terminal end faces and the first longitudinal edge of the cathode current collector passes over the other of the terminal end faces. , formed and/or arranged with respect to each other within an electrode-separator assembly.
j. The cell comprises an at least partially metallic contact element in direct contact with one of the first longitudinal edges and connected to this longitudinal edge by welding.

電気化学的システムの好ましい実施形態
原則として、本発明は、その電気化学的構成に関係なく、エネルギー貯蔵セルを含む。しかしながら、特に好ましい実施形態では、本発明のエネルギー貯蔵セルは、リチウムイオン電池、特に二次リチウムイオン電池である。したがって、原則として、エネルギー貯蔵セルのアノード及びカソードのために、二次リチウムイオン電池用に知られている全ての電極材料を使用することが可能である。
Preferred embodiments of the electrochemical system In principle, the invention includes energy storage cells, regardless of their electrochemical configuration. However, in particularly preferred embodiments, the energy storage cell of the invention is a lithium ion battery, especially a secondary lithium ion battery. It is therefore possible in principle to use for the anode and cathode of the energy storage cell all electrode materials known for secondary lithium-ion batteries.

リチウムイオン電池の形の本発明のエネルギー貯蔵セルの負電極において使用される活性材料は、リチウムをインターカレートすることが可能な、好ましくは同様に粒子形態の炭素ベースの粒子、例えば黒鉛炭素材料又は非黒鉛炭素材料であってもよい。代わりに又は加えて、チタン酸リチウム(LiTi12)又はその誘導体が、好ましくは同様に粒子形態で、負電極中に含まれることが可能である。加えて、活性材料としての負電極は、リチウムを可逆的にインターカレート及び脱インターカレートできる、シリコン、アルミニウム、スズ、アンチモン、又はこれら材料の化合物若しくは合金の群からの少なくとも1つの材料、例えば酸化ケイ素を、任意選択で炭素ベースの活性材料と組み合わせて含むことができる。スズ、アルミニウム、アンチモン、及びシリコンが、リチウムとの間で金属間フェーズを形成することが可能である。ここでは、特にシリコンの場合、リチウムを吸収する能力は、黒鉛又は同等の材料の値を超え、数倍の値である。金属製リチウムの薄いアノードを使用することも可能である。 The active material used in the negative electrode of the energy storage cell of the invention in the form of a lithium-ion battery is carbon-based particles, preferably also in particulate form, capable of intercalating lithium, such as graphitic carbon materials. Alternatively, it may be a non-graphitic carbon material. Alternatively or additionally, lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ) or a derivative thereof can be included in the negative electrode, preferably also in particulate form. In addition, the negative electrode as active material comprises at least one material from the group of silicon, aluminum, tin, antimony, or compounds or alloys of these materials, capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium; For example, silicon oxide can be included, optionally in combination with carbon-based active materials. Tin, aluminum, antimony, and silicon can form intermetallic phases with lithium. Here, especially in the case of silicon, the ability to absorb lithium exceeds the value of graphite or comparable materials, several times as much. It is also possible to use thin anodes of metallic lithium.

リチウムイオン電池の形の本発明のエネルギー貯蔵セルの正電極用にとって、有用な活性材料の例として、リチウム金属酸化物化合物及びリチウム金属リン酸塩化合物、例えばLiCoO及びLiFePOが挙げられる。また、極めて好適なものは、分子式LiNiMnCo(x+y+zは典型的には1である)を有するリチウムニッケルマンガンコバルト酸化物(NMC)、分子式LiMnを有するリチウムマンガンスピネル(LMO)、又は分子式LiNiCoAl(x+y+zは典型的には1である)を有するリチウムニッケルコバルト酸化アルミニウム(NCA)である。それらの誘導体、例えば、実験式Li1.11(Ni0.40Mn0.39Co0.16Al0.050.89、又はLi1+xM-O化合物を有するリチウムニッケルマンガンコバルトアルミニウム酸化物(NMCA)、及び/又はこれら材料の混合物、を使用することもできる。カソード活性材料も、好ましくは粒子形態で使用される。 Examples of useful active materials for the positive electrode of the energy storage cells of the present invention in the form of lithium ion batteries include lithium metal oxide compounds and lithium metal phosphate compounds, such as LiCoO 2 and LiFePO 4 . Also very suitable are lithium nickel manganese cobalt oxide (NMC) with the molecular formula LiNix Mny Co z O 2 (x+y+z is typically 1), lithium manganese spinel with the molecular formula LiMn 2 O 4 (LMO), or lithium nickel cobalt aluminum oxide (NCA) with the molecular formula LiNix Co y Al z O 2 (x+y+z is typically 1). Their derivatives, for example lithium nickel manganese cobalt aluminum with the empirical formula Li 1.11 (Ni 0.40 Mn 0.39 Co 0.16 Al 0.05 ) 0.89 O 2 , or Li 1+x MO compounds Oxides (NMCA) and/or mixtures of these materials can also be used. The cathode active material is also preferably used in particulate form.

加えて、リチウムイオン電池の形の本発明のエネルギー貯蔵セルの電極は、好ましくは、電気伝導率を改善するための電極結合剤及び/又は添加剤を含む。活性材料は、好ましくは、電極結合剤のマトリックス中に埋め込まれ、マトリックス中の隣接する粒子が、好ましくは、互いに直接接触している。導電剤は、電極の電気伝導率を増加させる役割を担う。典型的な電極結合剤は、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリアクリレート、又はカルボキシメチルセルロースを主成分としている。典型的な導電剤は、カーボンブラック及び金属粉末である。 In addition, the electrodes of the energy storage cells of the present invention in the form of lithium ion batteries preferably include electrode binders and/or additives to improve electrical conductivity. The active material is preferably embedded in a matrix of electrode binder, and adjacent particles in the matrix are preferably in direct contact with each other. The conductive agent plays a role in increasing the electrical conductivity of the electrode. Typical electrode binders are based on, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylate, or carboxymethyl cellulose. Typical conductive agents are carbon black and metal powders.

本発明のエネルギー貯蔵セルは、好ましくは、リチウムイオン電池の場合、電解液を、とりわけ少なくとも1つのリチウム塩に基づく電解液、例えば有機溶剤中に(例えば、有機カーボネート、又は環状エーテル、例えばTHF又はニトリル、の混合物中に)溶解されたヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)、を含む。他の使用可能なリチウム塩は、例えば、リチウムテトラフルオロボレート(LiBF)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiTFSI)、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)、及びリチウムビス(オキサレート)ボレート(LiBOB)である。 The energy storage cell of the invention preferably comprises, in the case of lithium ion batteries, an electrolyte based on at least one lithium salt, for example in an organic solvent (for example an organic carbonate, or a cyclic ether, for example THF or Lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) dissolved in a mixture of nitrile, nitrile, and nitrile. Other usable lithium salts are, for example, lithium tetrafluoroborate ( LiBF4 ), lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI), lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI), and lithium bis(oxalate)borate. (LiBOB).

セパレータの好ましい実施形態
電極-セパレータアセンブリは、好ましくはリボン状の少なくとも1つのセパレータを、より好ましくはリボン状の2つのセパレータを備え、セパレータが又はその各々が、第1及び第2の長手方向縁部を有する。
Preferred Embodiments of Separators The electrode-separator assembly comprises at least one separator, preferably in the form of a ribbon, more preferably two separators in the form of a ribbon, the or each separator having a first and a second longitudinal edge. has a department.

セパレータは、好ましくは、電気絶縁ポリマー膜から形成される。セパレータが電解液を透過できることが好ましい。この目的のため、例えば、使用するポリマー膜が微細孔を有してもよい。フィルムはまた、例えば、ポリオレフィン又はポリエーテルケトンで構成されてもよい。セパレータとして、ポリマー材料で作製された不織布及び織布、又は他の電気絶縁性のシート状構造を使用することも可能である。5μm~50μmの範囲の厚さを有するセパレータを使用することが好ましい。
いくつかの実施形態では、複合体のセパレータはまた、固体電解液の1つ以上の層であってもよい。
The separator is preferably formed from an electrically insulating polymer film. Preferably, the separator is permeable to the electrolyte. For this purpose, for example, the polymer membrane used may have micropores. The film may also be composed of polyolefins or polyetherketones, for example. As separators it is also possible to use non-woven and woven fabrics made of polymeric materials or other electrically insulating sheet-like structures. Preferably, a separator with a thickness in the range 5 μm to 50 μm is used.
In some embodiments, the separator of the composite may also be one or more layers of solid electrolyte.

巻線の形の電極-セパレータアセンブリの好ましい構造
巻線の形の電極-セパレータアセンブリでは、リボン状のアノード、リボン状のカソード、及びリボン状のセパレータは、好ましくは、渦巻き状の巻線の形をとる。電極-セパレータアセンブリを生産するために、リボン状の電極がリボン状のセパレータと共に巻回装置に供給され、好ましくは、その中の巻き軸の周りに渦巻き状に巻かれる。いくつかの実施形態では、電極及びセパレータは、この目的のために、巻取りマンドレル上に載置され巻取り作業後に巻線内に残る円筒状又は中空円筒状の巻線コアに巻かれる。巻かれたジャケットは、例えば、ポリマー膜又は接着テープにより形成されてもよい。巻かれたジャケットが1つ以上の別個の巻線により形成されることも可能でもある。
Preferred Construction of a Wire-Wound Electrode-Separator Assembly In a wire-wound electrode-separator assembly, the ribbon anode, ribbon cathode, and ribbon separator are preferably in the form of a spiral winding. Take. To produce an electrode-separator assembly, a ribbon-like electrode is fed to a winding device along with a ribbon-like separator and preferably spirally wound around a winding axis therein. In some embodiments, the electrodes and separators are wound for this purpose onto a cylindrical or hollow cylindrical winding core that is placed on a winding mandrel and remains within the winding after the winding operation. The wrapped jacket may be formed, for example, by a polymer membrane or an adhesive tape. It is also possible that the wound jacket is formed by one or more separate windings.

セパレータの長手方向縁部が、巻線の形の電極-セパレータアセンブリの端面を形成することが好ましい。巻線の端子端面から突出する、アノード集電体及び/又はカソード集電体の長手方向縁部が、その端面から、とりわけセパレータの長手方向縁部により形成される端面から、5000μm以下、好ましくは3500μm以下突出することが更に好ましい。 Preferably, the longitudinal edges of the separator form the end faces of the electrode-separator assembly in the form of a winding. The longitudinal edge of the anode current collector and/or cathode current collector protruding from the terminal end face of the winding is preferably 5000 μm or less, preferably from the end face formed by the longitudinal edge of the separator. It is more preferable that the protrusion is 3500 μm or less.

より好ましくは、アノード集電体の長手方向縁部は、巻線の端面から、2500μm以下、より好ましくは1500μm以下突出する。より好ましくは、カソード集電体の長手方向縁部は、巻線の端面から、3500μm以下、より好ましくは2500μm以下突出する。 More preferably, the longitudinal edge of the anode current collector protrudes from the end face of the winding by 2500 μm or less, more preferably by 1500 μm or less. More preferably, the longitudinal edge of the cathode current collector protrudes from the end face of the winding by 3500 μm or less, more preferably by 2500 μm or less.

好ましくは、リボン状のアノード及びリボン状のカソードは、アノード集電体の第1の長手方向縁部が端子端面のうちの一方を越え、カソード集電体の第1の長手方向縁部が端子端面のうちの他方を越えることを確実にするために、電極-セパレータアセンブリ内で互いにオフセットされている。 Preferably, the ribbon-shaped anode and the ribbon-shaped cathode are such that the first longitudinal edge of the anode current collector extends beyond one of the terminal end faces, and the first longitudinal edge of the cathode current collector extends beyond the terminal end face. They are offset from each other within the electrode-separator assembly to ensure that they overlap the other of the end faces.

集電体の好ましい実施形態
エネルギー貯蔵セルの集電体は、対応する電極材料中に存在する電気化学的活性成分に最大面積にわたって電気的に接触する役割を担う。集電体は、好ましくは金属で構成されている、又は少なくとも表層が金属化されている。リチウムイオン電池の形の本発明のエネルギー貯蔵セルでは、アノード集電体用の好適な金属は、例えば、銅又はニッケル、又は他の導電性材料、とりわけ銅合金及びニッケル合金、又はニッケル被覆金属である。ステンレス鋼もまた、原則として有用である。リチウムイオン電池の形の本発明のエネルギー貯蔵セルの場合のカソード集電体用の好適な金属は、とりわけ、アルミニウム、又はアルミニウム合金を含む他の導電性材料である。
Preferred Embodiments of the Current Collector The current collector of the energy storage cell serves to make electrical contact over the largest area to the electrochemically active components present in the corresponding electrode material. The current collector is preferably made of metal, or has at least a surface layer metallized. In the energy storage cell of the invention in the form of a lithium-ion battery, suitable metals for the anode current collector are, for example, copper or nickel, or other electrically conductive materials, especially copper alloys and nickel alloys, or nickel-coated metals. be. Stainless steel is also generally useful. Suitable metals for the cathode current collector in the case of the energy storage cells of the invention in the form of lithium ion batteries are, inter alia, aluminum or other electrically conductive materials including aluminum alloys.

アノード集電体及び/又はカソード集電体は、好ましくは、それぞれ、4μm~30μmの範囲の厚さを有する金属箔、とりわけ、4μm~30μmの範囲の厚さを有するリボン状の金属箔である。
しかしながら、箔に加えて、使用される集電体はまた、リボン状の他の基板、例えば、金属製又は金属化された不織布、又は開放気孔金属発泡体、又はエキスパンデッドメタルであってもよい。
The anode current collector and/or the cathode current collector are preferably each a metal foil with a thickness in the range from 4 μm to 30 μm, especially a ribbon-like metal foil with a thickness in the range from 4 μm to 30 μm. .
However, in addition to foils, the current collectors used can also be other substrates in the form of ribbons, for example metallic or metallized non-woven fabrics, or open-pore metal foams, or even expanded metals. good.

集電体は、好ましくは、両側に、対応する電極材料が設けられている。いくつかの特に好ましい構成では、本発明のセルは、以下の特徴a.~c.のうちの少なくとも1つを有することにより特徴付けられてもよい:
a. 溶接により接触要素に結合された、集電体のストリップ状の主領域は、多数の開口部を有する。
b. 主領域における開口部は、円形又は正方形の穴、特にパンチ穴又はドリル穴である。
c. 溶接により接触要素に結合されている集電体は、とりわけ丸穴又は溝穴の穴開けにより、主領域が穿孔されている。
好ましくは、直前の特徴a.及びb.、又は、a.及びc.、より好ましくは、直前の3つの特徴a.~c.は、互いに組み合わせて実現される。
The current collector is preferably provided with corresponding electrode materials on both sides. In some particularly preferred configurations, cells of the invention have the following features: a. ~c. It may be characterized by having at least one of:
a. The strip-shaped main area of the current collector, which is connected to the contact element by welding, has a number of openings.
b. The openings in the main area are circular or square holes, especially punched or drilled holes.
c. The current collector, which is connected to the contact element by welding, is perforated in the main area, in particular by drilling a round hole or a slot.
Preferably, the immediately preceding feature a. and b. , or a. and c. , more preferably the immediately preceding three features a. ~c. are realized in combination with each other.

多数の開口部の結果、集電体の体積は減少し、更に重量も減少する。これは、より多くの活性材料をセル内に導入すること、そして、このようにしてセルのエネルギー密度を明確に増加させることを可能にする。このようにして、二桁パーセント範囲ものエネルギー密度の増加が実現できる。
いくつかの好ましい実施形態では、開口部は、レーザーによりストリップ状で主領域に導入される。
As a result of the large number of openings, the volume of the current collector is reduced, further reducing its weight. This makes it possible to introduce more active material into the cell and thus significantly increase the energy density of the cell. In this way, increases in energy density in the double-digit percentage range can be achieved.
In some preferred embodiments, the apertures are introduced in the main region in strips by a laser.

開口部の幾何学的形状は、原則として、本発明の本質的な特徴ではない。重要なことは、開口部を導入する結果、集電体の質量が減少し、そして開口部を活性材料で充填することができるため、開口部内に活性材料のためにより多くの空間が存在するということである。 The geometry of the opening is in principle not an essential feature of the invention. Importantly, as a result of introducing the aperture, the mass of the current collector is reduced, and the aperture can be filled with active material, so there is more space for the active material within the aperture. That's true.

開口部を導入するときに、開口部の最大直径が大きすぎないことを確実にすることが非常に有利な場合がある。開口部の寸法は、好ましくは、対応する集電体上の電極材料の層の厚さの2倍を超えるべきではない。 When introducing an opening, it may be very advantageous to ensure that the maximum diameter of the opening is not too large. The dimensions of the openings should preferably not exceed twice the thickness of the layer of electrode material on the corresponding current collector.

特に好ましい構成では、本発明のセルは、以下の特徴a.を有することにより特徴付けられる:
a. 集電体における、特に主領域における開口部は、1μm~3000μmの範囲の直径を有する。
この好ましい範囲内では、10μm~2000μm、好ましくは10μm~1000μm、とりわけ50μm~250μmの範囲の直径が更に好ましい。
In a particularly preferred configuration, the cell of the invention has the following features: a. Characterized by having:
a. The openings in the current collector, especially in the main region, have a diameter in the range 1 μm to 3000 μm.
Within this preferred range, diameters in the range 10 μm to 2000 μm, preferably 10 μm to 1000 μm, especially 50 μm to 250 μm are more preferred.

本発明のセルが、以下の追加の特徴a.及びb.のうちの少なくとも1つを有することにより特徴付けられる場合、特に好ましい:
a. 溶接により接触要素に結合された集電体は、少なくとも主領域のサブセクションにおいて、同じ集電体の自由縁部ストリップにおけるよりも小さい、単位面積当たりの重量を有する。
b. 溶接により接触要素に結合された集電体は、自由縁部ストリップに開口部がある場合、主領域と比較して、より少ない単位面積当たりの開口部を有する。
直前の特徴a.及びb.が、互いに組み合わされて実現されると特に好ましい。
Cells of the invention have the following additional features: a. and b. Particularly preferred if it is characterized by having at least one of:
a. The current collector connected to the contact element by welding has, at least in a subsection of the main area, a weight per unit area that is lower than in the free edge strip of the same current collector.
b. The current collector connected to the contact element by welding has fewer openings per unit area compared to the main area, if there are openings in the free edge strip.
Previous feature a. and b. are particularly preferably realized in combination with each other.

アノード集電体及びカソード集電体の自由縁部ストリップは、第1の長手方向縁部の側の主領域の境界を定める。好ましくは、アノード集電体及びカソード集電体の両方はそれぞれ、それらの長手方向縁部の両方に沿って自由縁部ストリップを含む。
開口部は、主領域を特徴付ける。換言すれば、主領域と自由縁部ストリップとの間の境界は、開口部を有する領域と開口部を有しない領域との間の移行部に対応する。
開口部は、好ましくは、主領域にわたって本質的に均一に分配されている。
Free edge strips of the anode current collector and the cathode current collector delimit the main area on the side of the first longitudinal edge. Preferably, both the anode current collector and the cathode current collector each include free edge strips along both of their longitudinal edges.
An opening characterizes the main area. In other words, the boundary between the main area and the free edge strip corresponds to the transition between the area with openings and the area without openings.
The openings are preferably distributed essentially evenly over the main area.

更なる特に好ましい実施形態では、本発明のセルは、以下の特徴a.~c.のうちの少なくとも1つを有することにより特徴付けられる:
a. 主領域における集電体の単位面積当たりの重量は、自由縁部ストリップにおける集電体の単位面積当たりの重量と比較して5%~80%低減されている。
b. 主領域では、集電体は5%~80%の範囲内の穿孔された領域を有する。
c. 主領域では、集電体は20N/mm~250N/mmの引張強度を有する。
In a further particularly preferred embodiment, the cell of the invention has the following features: a. ~c. Characterized by having at least one of:
a. The weight per unit area of the current collector in the main region is reduced by 5% to 80% compared to the weight per unit area of the current collector in the free edge strip.
b. In the main area, the current collector has a perforated area in the range of 5% to 80%.
c. In the main area, the current collector has a tensile strength of 20N/mm 2 to 250N/mm 2 .

直前の特徴a.~c.が、互いに組み合わされて実現されると特に好ましい。 Previous feature a. ~c. are particularly preferably realized in combination with each other.

一般に自由断面とも称される穿孔エリアは、ISO 7806-1983に従って決定できる。主領域における集電体の引張強度は、開口部のない集電体と比較して低減されている。それは、DIN EN ISO 527パート3に従って決定できる。 The perforation area, also commonly referred to as the free section, can be determined according to ISO 7806-1983. The tensile strength of the current collector in the main region is reduced compared to a current collector without openings. It can be determined according to DIN EN ISO 527 Part 3.

アノード集電体及びカソード集電体は、開口部に関して同一又は類似の設計であることが好ましい。それぞれの場合で実現可能なエネルギー密度の改善は加算的である。したがって、好ましい実施形態では、本発明のセルは更に、以下の特徴a.~c.のうちの少なくとも1つを有する:
a. アノード集電体のストリップ状の主領域及びカソード集電体の主領域は両方が、多数の開口部により特徴付けられる。
b. セルは、第1の長手方向縁部のうちの一方に溶接により接合された接触要素を第1の接触要素として備え、更に、第1の長手方向縁部のうちの他方に溶接により結合された第2の金属製接触要素を備える。
直前の特徴a.及びb.が、互いに組み合わされて実現されると特に好ましい。
上述した、開口部が設けられた集電体の好ましい構成は、アノード集電体及びカソード集電体に独立して適用可能である。
Preferably, the anode current collector and the cathode current collector are of the same or similar design with respect to the aperture. The energy density improvement that can be achieved in each case is additive. Accordingly, in a preferred embodiment, the cell of the invention further comprises the following features: a. ~c. has at least one of:
a. Both the strip-like main region of the anode current collector and the main region of the cathode current collector are characterized by a large number of openings.
b. The cell comprises as a first contact element a contact element joined by welding to one of the first longitudinal edges and further coupled by welding to the other of the first longitudinal edges. A second metal contact element is provided.
Previous feature a. and b. are particularly preferably realized in combination with each other.
The preferred configuration of the current collector provided with the opening described above is independently applicable to the anode current collector and the cathode current collector.

本発明の解決策
セルの具体的な特徴は、2つの以下の特徴k.及びl.である:
k. 接触要素は、円形縁部を備え、管状ハウジング部品の端子円形開口部を気密且つ液密な形で閉鎖する。
l. 接触要素は、第1の長手方向縁部のうちの1つに電気的に接続され、ハウジング内の圧力が閾値を超えたときに、第1の長手方向縁部に対する接触要素の電気的接触の喪失を伴って曲がる、金属製メンブレンである、又はそれを含む。
Solution of the Invention The specific features of the cell are the following two features k. and l. is:
k. The contact element has a circular edge and closes the terminal circular opening of the tubular housing part in a gas-tight and liquid-tight manner.
l. The contact element is electrically connected to one of the first longitudinal edges, and when the pressure in the housing exceeds a threshold, the contact element is in electrical contact with the first longitudinal edge. is or includes a metallic membrane that bends with loss.

したがって、第1に、本発明の電気化学的貯蔵要素の接触要素は、電極のうちの1つに接触するために使用され、同時にハウジング部品として機能する。第2に、接触要素は、メンブレンのおかげで、CID機能性を有し、メンブレンは、CIDの中心的要素として、電極アセンブリに非常に密接に、そして非常に低い電気抵抗を有して接続している。本発明の構造のおかげで、従来のCID構造と比較して、いくつかの構成要素が同時に複数の機能を想定しているため、より少ない構成要素で動作することが可能である。したがって、特に有利なことに、より多くの空間が活性材料にとって利用可能である。更には、セルの組み立てが簡略化される。 Thus, firstly, the contact element of the electrochemical storage element of the invention is used to contact one of the electrodes and at the same time functions as a housing part. Secondly, the contact element has CID functionality thanks to the membrane, which, as the central element of the CID, connects to the electrode assembly very closely and with very low electrical resistance. ing. Thanks to the structure of the invention, compared to conventional CID structures, it is possible to operate with fewer components, since some components assume multiple functions at the same time. Particularly advantageously, therefore, more space is available for the active material. Furthermore, cell assembly is simplified.

第1の長手方向縁部のうちの1つとの電気的接触の損失、通常、接触要素に接続している第1の長手方向縁部が、メンブレンの湾曲の結果として、破壊して接触要素から離れることで生じる。これは、好ましくは、接触要素と第1の長手方向縁部との間の溶接接合部を破壊する。しかし、第1の長手方向縁部が、それに沿って割れが生じる意図された断裂ラインを備えることも考えられる。そのような意図された断裂ラインは、例えば、上述した、開口部が設けられている主領域と自由縁部ストリップのうちの1つとの間の境界に沿って延びていてもよい。メンブレンの湾曲の結果として、主延長方向に対して直角に機械的応力が生じた場合、集電体は、優先的にこの境界線に沿って裂ける。 Loss of electrical contact with one of the first longitudinal edges, usually when the first longitudinal edge connecting to the contact element breaks away from the contact element as a result of curvature of the membrane. It arises from separation. This preferably breaks the welded joint between the contact element and the first longitudinal edge. However, it is also conceivable that the first longitudinal edge comprises an intended tear line along which the crack occurs. Such an intended tear line may, for example, extend along the boundary between the main area provided with the opening and one of the free edge strips, as described above. If a mechanical stress occurs perpendicular to the main extension direction as a result of membrane curvature, the current collector will tear preferentially along this boundary line.

ばね要素としてのメンブレンの形成
本発明の解決策の実現のために、金属製メンブレンは、特に単純且つ簡潔な場合、閾値を超えると第1の安定状態から第2の安定又は準安定状態に変化するばね要素として形成することができる。
安定した第1の状態及び安定した第2の状態を有するばね要素が、双安定システムの一実施形態である。安定した第1の状態及び準安定の第2の状態を有するばね要素が、「クリッカ」の名称でも知られている。
Formation of the Membrane as a Spring Element For the realization of the solution of the invention, the metallic membrane changes, in a particularly simple and concise case, from a first stable state to a second stable or metastable state above a threshold value. It can be designed as a spring element.
A spring element with a stable first state and a stable second state is one embodiment of a bistable system. Spring elements having a stable first state and a metastable second state are also known under the name "clicker".

第1及び第2の安定状態を利用する能力は、好ましくは、ばね要素の適切な形状によってもたらすことができる。ハウジング内の圧力が圧力閾値を下回る値に戻った場合であっても、ばね要素が第2の状態を維持している場合、第2の状態は安定である。対照的に、「準安定」は、圧力が圧力閾値を下回るとすぐに、第2の状態が自動的に放棄されて第1の状態が優先されることを意味する。 The ability to utilize the first and second stable states can preferably be provided by a suitable shape of the spring element. The second state is stable if the spring element remains in the second state even if the pressure within the housing returns to a value below the pressure threshold. In contrast, "metastable" means that as soon as the pressure falls below a pressure threshold, the second state is automatically abandoned in favor of the first state.

ばね要素の形である又はそのように設計されているメンブレンを備える接触要素を使用する場合、閾値を超えると、第2の安定又は準安定状態への突然の移行が生じ、その結果、第1の長手方向縁部のうちの1つが裂けて接触要素から離れる場合がある。 When using a contact element with a membrane that is in the form of a spring element or is designed as such, exceeding a threshold value results in an abrupt transition to the second stable or metastable state, so that the first One of the longitudinal edges of the contact element may tear away from the contact element.

接触要素が、ばね要素の形でメンブレンを備える場合、第1の長手方向縁部のうちの1つと接触要素との間の溶接接合部が、第1の長手方向縁部とメンブレンとの間にだけ排他的に存在することが好ましい。接触要素が、ばね要素の形をとる場合、第1の長手方向縁部のうちの1つと接触要素との間の溶接接合部が、曲げにより影響を受けた接触要素の中央領域において排他的に存在することが好ましい。
以下には、接触要素のいくつかの特に好ましい実施形態、及び本発明の特に好ましい変形態様におけるその使用の説明が続く。
If the contact element comprises a membrane in the form of a spring element, a welded joint between one of the first longitudinal edges and the contact element is provided between the first longitudinal edge and the membrane. It is preferable that only the If the contact element takes the form of a spring element, the welded joint between one of the first longitudinal edges and the contact element is exclusively in the central region of the contact element affected by the bending. Preferably present.
Below follows a description of some particularly preferred embodiments of contact elements and their use in particularly preferred variants of the invention.

接触要素/巻線の形の電極-セパレータアセンブリへの接触要素の電気的取り付けの好ましい実施形態 Preferred embodiment of the electrical attachment of the contact element to the electrode-separator assembly in the form of a contact element/winding

本発明の第1の好ましい変形態様では、エネルギー貯蔵セルは、以下の4つの特徴a.~d.のうちの少なくとも1つを有する:
a. 接触要素は、メンブレンとして、金属ディスク、更には端子カバーを備え、それぞれが円形の円周を有する。
b. 金属ディスクは、第1の長手方向縁部のうちの1つに直接接触し、溶接により長手方向縁部に結合されている。
c. 金属ディスク及び端子カバーは内部空間を包囲し、閾値が超えると金属ディスクは内部空間内に曲がる。
d. 閾値を下回ると内部空間内への曲がりを防止し、閾値を超えると崩壊及び/又は圧縮される、少なくとも1つのスペーサ要素が、内部空間内に配置されている。
直前の特徴a.及びb.の組み合わせの実現が好ましい。直前の特徴a.~d.の組み合わせの実現が特に好ましい。
In a first preferred variant of the invention, the energy storage cell has the following four characteristics: a. ~d. has at least one of:
a. The contact elements comprise, as membranes, metal discs and also terminal covers, each of which has a circular circumference.
b. The metal disk is in direct contact with one of the first longitudinal edges and is connected thereto by welding.
c. The metal disk and the terminal cover surround the interior space, and when a threshold is exceeded, the metal disk bends into the interior space.
d. At least one spacer element is arranged within the interior space, which prevents bending into the interior space below a threshold value and collapses and/or compresses above a threshold value.
Previous feature a. and b. It is preferable to realize a combination of the following. Previous feature a. ~d. Particularly preferred is the combination of the following.

接触要素は、金属ディスクを含む複数の個々の部分から構成されてもよく、この部分は必ずしも全てが金属で構成される必要はない。特に好ましい実施形態では、接触要素は、例えば、円形の円周を有する金属製端子カバーを備えてもよく、この端子カバーは、金属ディスク上に溶接されてもよく、金属ディスクの縁部及び端子カバーの縁部が集合的に接触要素の縁部を形成するように、概ね又は厳密に金属ディスクと同じ直径を有する。更なる実施形態では、端子カバーの縁部は、半径方向内向きに曲げられた金属ディスクの縁部により取り囲まれていてもよい。好ましい実施形態では、2つの個々の部品の間にクランプ接続部が存在する場合さえある。 The contact element may be composed of a plurality of individual parts, including a metal disc, which parts do not necessarily all have to be composed of metal. In a particularly preferred embodiment, the contact element may comprise a metallic terminal cover, for example with a circular circumference, which terminal cover may be welded onto a metal disc, the edge of the metal disc and the terminal The edges of the cover have approximately or exactly the same diameter as the metal disk so that collectively they form the edges of the contact element. In a further embodiment, the edge of the terminal cover may be surrounded by the edge of a metal disk that is bent radially inward. In preferred embodiments, there may even be a clamp connection between the two individual parts.

本発明のセルの内部空間は、好ましくはセルの環境から密封されていない。一般に、端子カバーは少なくとも1つの開口部を備え、その開口部を通して、圧力をセルの環境にバランスさせることが可能である。その結果、メンブレンが曲がって内部空間内に入ったとき、内部空間内にはいかなる背圧の蓄積も生じない。 The interior space of the cell of the invention is preferably not sealed from the cell's environment. Generally, the terminal cover includes at least one opening through which pressure can be balanced to the environment of the cell. As a result, no back pressure builds up within the interior space when the membrane bends into the interior space.

閾値を下回る圧力においても金属ディスクが曲がることを防止するために、本発明の第1の好ましい変形態様では、スペーサ要素が設けられる。スペーサ要素は、好ましくは一方の端部で金属ディスクに当接し、別の端部で端子カバーに当接し、メンブレンが曲がって内部に入ることが早すぎないように防止する。本発明によれば、スペーサ要素は、対応する所望の閾値に合致する。例えば、使用されるスペーサ要素は、所定の圧力で破損する又は可塑的に変形するプラスチック部品又は金属部品であってもよい。 In order to prevent the metal disk from bending even at pressures below a threshold, in a first preferred variant of the invention spacer elements are provided. The spacer element preferably abuts the metal disc at one end and the terminal cover at the other end to prevent the membrane from bending too quickly into the interior. According to the invention, the spacer elements meet a corresponding desired threshold value. For example, the spacer elements used may be plastic or metal parts that break or plastically deform under a given pressure.

本発明の第1の好ましい変形態様の一発展形態では、セルは、以下の3つの特徴a.~c.のうちの少なくとも1つを有する:
a. 金属ディスクは、その一方の側面上にチャネル及び/又はドット形状の少なくとも1つの窪みを有し、窪みは、その他方の側面上において線状及び/又はドット形状の少なくとも1つの隆起として突出している。
b. 少なくとも1つの凸部を有する側は、第1の長手方向縁部のうちの1つに直接接触している。
c. 少なくとも1つの凸部、及び第1の長手方向縁部は、少なくとも1つの溶接ポイント及び/又は少なくとも1つの溶接シームを介して接合される。
直前の特徴a.~c.の組み合わせの実現が特に好ましい。
In a development of the first preferred variant of the invention, the cell has three characteristics: a. ~c. has at least one of:
a. The metal disk has on one side thereof at least one depression in the form of a channel and/or a dot, the depression protruding on the other side as at least one elevation in the form of a line and/or a dot. .
b. The side with at least one convexity is in direct contact with one of the first longitudinal edges.
c. The at least one protrusion and the first longitudinal edge are joined via at least one weld point and/or at least one weld seam.
Previous feature a. ~c. Particularly preferred is the combination of the following.

金属ディスクが曲がった時点で、金属ディスクが連結されている長手方向縁部との接続は、最大の完全性及び信頼性を伴って分離されなければならない。驚くべきことに、信頼性が高い分離は、とりわけ、チャネル形状及び/又はドット形状の窪みが存在し、同時に長手方向縁部を少なくとも1つの凸部に溶接した場合に可能である。より好ましくは、複数のビードが細長い窪みとして形成される。 Once the metal disc is bent, the connection with the longitudinal edges to which it is connected must be separated with maximum integrity and reliability. Surprisingly, a reliable separation is possible, especially if channel-shaped and/or dot-shaped depressions are present and at the same time the longitudinal edges are welded to at least one convexity. More preferably, the plurality of beads are formed as elongated depressions.

金属ディスクの湾曲が可能なことを確実にするために、金属ディスクは、厚すぎてはならない。一般に、例えば、形状ファクタ21×70を有するセルの場合、0.2~0.4mmの範囲の厚さを有する金属ディスクが要件を満たす。より大きなセルの場合、適切な場合、より大きな壁厚を有する金属ディスクを使用しなければならない。より小さなセルの場合、適切な場合、壁厚はより薄くしなければならない。 To ensure that curvature of the metal disk is possible, the metal disk must not be too thick. Generally, for example for a cell with a shape factor of 21×70, a metal disc with a thickness in the range of 0.2 to 0.4 mm will meet the requirements. For larger cells, metal disks with larger wall thicknesses must be used, if appropriate. For smaller cells, the wall thickness must be thinner, if appropriate.

本発明のセルの金属ディスクの好ましい発展形態では、セルは、以下の2つの特徴a.及びb.のうちの少なくとも1つを有することにより特徴付けられる:
a. 金属ディスクは、その一方の側面上に複数のチャネル形状の窪みを、好ましくは星形構成で有し、窪みは、その他方の側面上に線状の隆起として突出している。
b. 金属ディスクは、第1の長手方向縁部への金属ディスクの溶接の結果として、チャネル形状の窪みの各々に少なくとも1つの溶接シーム、好ましくは2つの平行な溶接シームを備える。
直前の特徴a.及びb.の組み合わせの実現が特に好ましい。
In a preferred development of the metal disc of the cell according to the invention, the cell has the following two characteristics: a. and b. Characterized by having at least one of:
a. The metal disk has a plurality of channel-shaped depressions on one side thereof, preferably in a star-shaped configuration, and the depressions project as linear ridges on the other side.
b. The metal disc comprises at least one weld seam, preferably two parallel weld seams, in each channel-shaped recess as a result of welding the metal disc to the first longitudinal edge.
Previous feature a. and b. Particularly preferred is the combination of the following.

星形構成及び二重溶接シームが、第1の長手方向縁部のうちの一方に対する金属ディスクの良好な、特に均一な結合を確実にする。
メンブレンの曲げについては、圧力閾値及び接触解除の速度を、溶接の構成、とりわけ溶接シームの数、サイズ及び位置を介して調整することが可能である。
The star-shaped configuration and the double welded seam ensure a good, particularly uniform bond of the metal disk to one of the first longitudinal edges.
For membrane bending, the pressure threshold and the rate of contact release can be adjusted via the configuration of the welds, in particular the number, size and position of the weld seams.

本発明の第1の好ましい変形態様の特に好ましい発展形態では、セルは、以下の6つの特徴a.~f.のうちの少なくとも1つを有する:
a. 接触要素は、金属ディスクだけでなく接触シートも備える。
b. 接触シートは、第1の長手方向縁部のうちの1つに直接接触し、溶接により長手方向縁部に結合されている。
c. 接触シートは星形であり、中央と、ストリップ状であって星形構成の少なくとも3つの延長部とを備える。
d. 金属ディスクは、その一方の側面に、チャネル形状の窪みに加えて、星形の窪みを有し、星形の窪み内に接触シートが位置する。
e. 金属ディスクと接触シートとの間に配置された少なくとも1つの絶縁手段が、ストリップ形の延長部を金属ディスクから絶縁している。
f. 金属ディスクと接触シートの中央部とは、溶接により互いに結合されている。
直前の特徴a.及びb.を、特徴e.及びf.と共に実現することが好ましい。直前の特徴a.~f.の全ての組み合わせの実現が特に好ましい。
In a particularly preferred development of the first preferred variant of the invention, the cell has the following six characteristics: a. ~f. has at least one of:
a. The contact element comprises not only a metal disc but also a contact sheet.
b. The contact sheet is in direct contact with one of the first longitudinal edges and is connected thereto by welding.
c. The contact sheet is star-shaped and includes a center and at least three extensions that are strip-like and in a star configuration.
d. The metal disk has on one side thereof, in addition to the channel-shaped depression, a star-shaped depression, in which the contact sheet is located.
e. At least one insulating means arranged between the metal disc and the contact sheet insulates the strip-shaped extension from the metal disc.
f. The metal disc and the central part of the contact sheet are connected to each other by welding.
Previous feature a. and b. , feature e. and f. It is preferable to implement this together. Previous feature a. ~f. The realization of all combinations of is particularly preferred.

この実施形態は、追加の接触シートのおかげで、低いエネルギー密度という犠牲を払うことなく、実質上は最適な電極の取り付けを確実にする。なぜなら、本発明の解決策では、金属ディスクにおける星形の窪みが接触シートを収容できるため、金属ディスク及び接触シートの、特に空間を節約する配置が可能になるからである。 This embodiment, thanks to the additional contact sheet, ensures virtually optimal electrode attachment without sacrificing low energy density. This is because the solution according to the invention allows a particularly space-saving arrangement of the metal disk and the contact sheet, since the star-shaped recess in the metal disk can accommodate the contact sheet.

いくつかの実施形態では、接触シートは、金属ディスクのように、少なくとも1つのチャネル形状及び/又はドット形状の窪みを有してもよい。しかしながら、接触シートは、好ましくは平坦であって、いかなるチャネル形状及び/又はドット形状の窪みも有しない。 In some embodiments, the contact sheet may have at least one channel-shaped and/or dot-shaped depression, like a metal disk. However, the contact sheet is preferably flat and does not have any channel-shaped and/or dot-shaped depressions.

接触シートの中央への金属ディスクの溶接は、好ましくは、1つの溶接ポイントによってのみ実現される。これは、メンブレンが曲がる場合に、接触解除を容易にする。 Welding of the metal disc to the center of the contact sheet is preferably realized by only one welding point. This facilitates contact release in case the membrane bends.

上記の特徴a.及びb.が、特徴e.及びf.と共に実現される実施形態では、接触シートは、必ずしも星形である必要はない。例えば、接触シートはまた、円形、すなわちディスクの形、又は多角形であってもよい。 The above features a. and b. However, the feature e. and f. In embodiments realized with the contact sheet does not necessarily have to be star-shaped. For example, the contact sheet may also be circular, ie disk-shaped, or polygonal.

本発明の第2の好ましい変形態様では、エネルギー貯蔵セルは、以下の5つの特徴a.~e.のうちの少なくとも1つを有する:
a. 接触要素は、メンブレンとして、金属ディスク、更には端子カバーを備え、それぞれが円形の円周を有する。
b. 接触要素は、第1の長手方向縁部のうちの1つに直接接触し、溶接により長手方向縁部に結合されている、接触シートを備える。
c. 金属ディスク及び端子カバーは内部空間を包囲し、閾値を超えると金属ディスクは内部空間内に曲がる。
d. 閾値を下回ると内部空間内への曲がりを防止し、閾値を超えると崩壊及び/又は圧縮される、少なくとも1つのスペーサ要素が、内部空間内に配置されている。
e. 金属ディスク及び接触シートは、溶接により互いに直接結合されている。
直前の特徴a.~e.の組み合わせの実現が特に好ましい。
In a second preferred variant of the invention, the energy storage cell has the following five characteristics: a. ~e. has at least one of:
a. The contact elements comprise, as membranes, metal discs and also terminal covers, each of which has a circular circumference.
b. The contact element comprises a contact sheet that is in direct contact with one of the first longitudinal edges and is connected to the longitudinal edge by welding.
c. The metal disk and the terminal cover surround the interior space, and when a threshold is exceeded, the metal disk bends into the interior space.
d. At least one spacer element is arranged within the interior space, which prevents bending into the interior space below a threshold value and collapses and/or compresses above a threshold value.
e. The metal disc and the contact sheet are directly connected to each other by welding.
Previous feature a. ~e. Particularly preferred is the combination of the following.

本発明の第1の好ましい変形態様とは対照的に、金属ディスクと第1の長手方向縁部との間には直接接続が存在しない。接続は、接触シートと第1の長手方向縁部との間にだけ存在する。 In contrast to the first preferred variant of the invention, there is no direct connection between the metal disc and the first longitudinal edge. A connection exists only between the contact sheet and the first longitudinal edge.

接触要素及びスペーサ要素の他の構成要素は、好ましい実施形態では、本発明の第1の好ましい変形態様に関連して記載されているように開発されてもよい。 The other components of the contact element and the spacer element may, in a preferred embodiment, be developed as described in connection with the first preferred variant of the invention.

本発明の第3の好ましい変形態様では、エネルギー貯蔵セルは、以下の5つの特徴a.~e.のうちの少なくとも1つを有する:
a. 接触要素は、円形の円周を有する金属ディスク、及び接触シートを備える。
b. 接触シートは、第1の長手方向縁部のうちの1つに直接接触し、溶接により長手方向縁部に結合されている。
c. 金属ディスク及び接触シートは、少なくとも1つの電気的に絶縁されたスペーサにより互いに分離されている。
d. 金属ディスクは、金属製メンブレンを備える、又はいくつかの領域においてメンブレンとして形成されている。
e. メンブレンは、閾値を超えるまで、接触シートに、好ましくは直接、電気的に接触している。
直前の特徴a.~e.の組み合わせの実現が特に好ましい。
In a third preferred variant of the invention, the energy storage cell has the following five characteristics: a. ~e. has at least one of:
a. The contact element comprises a metal disc with a circular circumference and a contact sheet.
b. The contact sheet is in direct contact with one of the first longitudinal edges and is connected thereto by welding.
c. The metal disc and the contact sheet are separated from each other by at least one electrically insulating spacer.
d. The metal disk is provided with a metal membrane or is formed as a membrane in some areas.
e. The membrane is in electrical contact, preferably directly, with the contact sheet until a threshold value is exceeded.
Previous feature a. ~e. Particularly preferred is the combination of the following.

接触要素の金属ディスクは、必ずしも別個の構成要素である必要はない。例えば、ハウジングカップのベースは、接触要素の金属ディスクとしても機能する場合がある。本発明の第3の変形態様では、CIDメンブレンは、例えば、ハウジングカップのベースに組み込むことができる。セルの圧力が閾値を超えると、メンブレンは外向きに曲がり、電極アセンブリへの電気的接続は切断される。ここの電気絶縁材料で作製されたスペーサが、金属ディスクと接触シートとの電気的接触を防止する。スペーサは、例えば、プラスチックリングであってもよい。 The metal disc of the contact element does not necessarily have to be a separate component. For example, the base of the housing cup may also function as a metal disc of the contact element. In a third variant of the invention, the CID membrane can be integrated into the base of the housing cup, for example. When the cell pressure exceeds a threshold, the membrane bends outward and the electrical connection to the electrode assembly is severed. A spacer made of electrically insulating material here prevents electrical contact between the metal disk and the contact sheet. The spacer may be a plastic ring, for example.

メンブレンは、とりわけ1つ以上の溶接ポイントを介して、接触シートに溶接されてもよい。しかし、これは、例えば、メンブレン及び接触シートがばね力を介して接触している場合、必ずしも当てはまらない。 The membrane may be welded to the contact sheet, inter alia via one or more welding points. However, this is not necessarily the case if, for example, the membrane and the contact sheet are in contact via a spring force.

本発明の第3の好ましい変形態様の一発展形態では、セルは、以下の特徴a.を有する:
a. メンブレンは、閾値を超えると、第1の安定状態から第2の安定又は準安定状態に変化するばね要素の形をとる。
本発明によるばね要素の意味は、上記にて既に定義されている。
In a development of the third preferred variant of the invention, the cell has the following features: a. has:
a. The membrane takes the form of a spring element that changes from a first stable state to a second stable or metastable state when a threshold value is exceeded.
The meaning of spring element according to the invention has already been defined above.

原則として、接触要素は、本発明の第1の好ましい変形態様の場合のように、同様に端子カバーを備えることが可能である。それに対応して、本発明の第3の好ましい変形態様の可能な発展形態では、セルは、以下の特徴a.及びb.のうちの少なくとも1つを有する:
a. 接触要素は、金属ディスクに加えて、円形の円周を有する端子カバーを備える。
b. 金属ディスク及び端子カバーは内部空間を包囲し、閾値を超えるとメンブレンは内部空間内に曲がる。
ここでは、金属ディスク及び端子カバーは、好ましい実施形態では、本発明の第1の好ましい変形態様に関連して説明したように設計されている。
In principle, the contact element can likewise be provided with a terminal cover, as in the first preferred variant of the invention. Correspondingly, in a possible development of the third preferred variant of the invention, the cell has the following features a. and b. has at least one of:
a. In addition to the metal disc, the contact element comprises a terminal cover with a circular circumference.
b. The metal disc and the terminal cover surround the interior space, and the membrane bends into the interior space when a threshold is exceeded.
Here, the metal disc and the terminal cover are designed in a preferred embodiment as described in connection with the first preferred variant of the invention.

閉鎖に関する変形態様
原則として、密封するために、シール有りで又は無しで、管状ハウジング部品の端子円形開口部の中に接触要素を挿入することは可能である。それに対応して、第1の好ましい閉鎖に関する変形態様では、以下が好ましい:
a. セルは、接触要素の円形縁部を取り囲む電気絶縁材料で作製された環状シールを備える、及び、
b. 接触要素は、管状ハウジング部品の端子円形開口部を密封するシールと共に、環状シールが円周方向接触ゾーン及び接触要素に沿って管状ハウジング部品の内側に隣接するような形で、管状ハウジング部品内に配置されている。
第2の閉鎖に関する変形態様では、以下が好ましい:
a. 接触要素は、その縁部が管状ハウジング部品の内側の円周方向接触ゾーンに沿って延びるように、管状ハウジング部品内に配置されている、及び、
b. 接触要素の縁部は、円周方向溶接シームを介して管状ハウジング部品に接合されている。
Variants for closure In principle, it is possible to insert the contact element into the terminal circular opening of the tubular housing part, with or without a seal, for sealing. Correspondingly, in the first preferred closure variant the following is preferred:
a. the cell comprises an annular seal made of electrically insulating material surrounding a circular edge of the contact element; and
b. The contact element is arranged within the tubular housing part, with a seal sealing the terminal circular opening of the tubular housing part, such that the annular seal adjoins the inside of the tubular housing part along the circumferential contact zone and the contact element. It is located.
In the second closure variant, the following is preferred:
a. the contact element is arranged within the tubular housing part such that its edge extends along an inner circumferential contact zone of the tubular housing part; and
b. The edge of the contact element is joined to the tubular housing part via a circumferential weld seam.

環状シール又は接触要素の縁部が円周方向接触ゾーンに沿って内側で延びることができるために、少なくとも、シールが管状ハウジング部品に隣接するセクションにおいて、管状ハウジング部品が円形断面を有することが好ましい。適切には、このセクションは、この目的のために、中空円筒の形である。それに応じて、この領域における管状ハウジング部品の内径は、接触要素の縁部の外径に、とりわけ金属ディスクの外径に合致し、シールは引っ張られて中に入る。 Preferably, the tubular housing part has a circular cross-section, at least in the section where the seal adjoins the tubular housing part, so that the edge of the annular seal or contact element can extend inwardly along the circumferential contact zone. . Suitably, this section is in the form of a hollow cylinder for this purpose. Correspondingly, the inner diameter of the tubular housing part in this region matches the outer diameter of the edge of the contact element, in particular the outer diameter of the metal disc, and the seal is pulled into it.

シールが引っ張られて縁部上に載っている接触要素の場合、セルの閉鎖は、シールの圧縮を伴うビード作業又は圧着作業により実現できる。 In the case of a contact element in which the seal rests on the edge under tension, cell closure can be achieved by a beading or crimping operation with compression of the seal.

シール自体は、いずれの場合も、使用される電解液に対して化学的耐性を有するはずである通常のポリマーシールであってもよい。当業者は、好適なシール材料を認識している。 The seal itself may be a conventional polymer seal, which in each case should be chemically resistant to the electrolyte used. Those skilled in the art will recognize suitable sealing materials.

第1の閉鎖に関する変形態様の効果は、接触要素が管状ハウジング部品に対して電気的に絶縁されているということである。接触要素は、セルの電気端子を形成する。第2の閉鎖に関する変形態様による閉鎖の場合、管状ハウジング部品及び接触要素は同じ極性を有する。 A variant effect of the first closure is that the contact element is electrically isolated with respect to the tubular housing part. The contact elements form the electrical terminals of the cell. In the case of closure according to the second closure variant, the tubular housing part and the contact element have the same polarity.

第2の閉鎖に関する変形態様における溶接シームは、好ましくは、レーザーを用いて接触要素の縁部を管状ハウジング部品に溶接することにより形成される。代わりに、原則として、ハンダ付け又は接着性結合により金属ディスクを固定することも可能である。後者の場合、シールを使用する場合と同様に、接触要素が管状ハウジング部品に対して電気的に絶縁されることが可能である。 The weld seam in the second closure variant is preferably formed by welding the edge of the contact element to the tubular housing part using a laser. Alternatively, it is also possible in principle to fasten the metal disc by soldering or adhesive bonding. In the latter case, the contact element can be electrically isolated with respect to the tubular housing part, similar to when using a seal.

第1の長手方向縁部のうちの1つへの接触要素の溶接
集電体の縁部を接触要素に溶接する概念は、国際公開第2017/215900A1号パンフレット又は特開2004-119330A号公報から既に公知である。この技術は、特に高い電流耐性及び低い内部抵抗を可能にする。接触要素、とりわけ更にはディスク形状の接触要素を集電体の縁部に電気的に接続する方法に関して、国際公開第2017/215900A1号パンフレット及び特開2004-119330A号公報の内容が完全に参照される。
Welding the contact element to one of the first longitudinal edges The concept of welding the edge of the current collector to the contact element is from WO 2017/215900A1 or JP 2004-119330A It is already publicly known. This technique allows particularly high current carrying capacity and low internal resistance. With respect to the method of electrically connecting contact elements, in particular further disc-shaped contact elements, to the edges of current collectors, reference is made in full to the contents of WO 2017/215900A1 and JP 2004-119330A. Ru.

この場合、接触要素に対して又は接触要素の構成要素に対して第1の長手方向縁部が接触する結果、線状接触ゾーンがもたらされ、これは、渦巻き状に巻かれた電極の場合、渦巻き状に延びている。この線状且つ好ましくは渦巻き形状の接触ゾーンに沿って、又はそれを横断する方向に沿って、好適な溶接結合を用いて、接触要素に対する又は接触要素の構成要素に対する長手方向縁部の取り付けの均一性の最大化を実現することが可能である。 In this case, the contact of the first longitudinal edge against the contact element or against a component of the contact element results in a linear contact zone, which is similar to the case with spirally wound electrodes. , extending in a spiral shape. Along or transversely to this linear and preferably spiral-shaped contact zone, the attachment of the longitudinal edges to the contact element or to the components of the contact element is carried out using suitable welded connections. It is possible to achieve maximum uniformity.

ハウジングカップを有するハウジングの変形態様
本発明の特に好ましい実施形態では、エネルギー貯蔵セルは、以下の特徴a.及びb.のうちの少なくとも1つを有する:
a. 管状ハウジング部品は、円形ベースを備えるハウジングカップの一部である。
b. 第1の長手方向縁部のうちの他方は、ベースに直接隣接し、好ましくは溶接によりベースに結合される。
直前の特徴a.及びb.の組み合わせの実現が特に好ましい。
Variants of the Housing with Housing Cup In a particularly preferred embodiment of the invention, the energy storage cell has the following features: a. and b. has at least one of:
a. The tubular housing part is part of a housing cup with a circular base.
b. The other of the first longitudinal edges is directly adjacent to the base and is preferably coupled to the base by welding.
Previous feature a. and b. Particularly preferred is the combination of the following.

この変形態様は、上記の第1の閉鎖に関する変形態様によるセルに特に好適である。第2の閉鎖に関する変形態様が使用される場合、前述した接着性結合の場合を除き、端子ブッシングが必要である。 This variant is particularly suitable for cells according to the first closure variant described above. If the second closure variant is used, a terminal bushing is required, except in the case of the adhesive bond described above.

ハウジングカップの使用は、例えば冒頭で挙げた国際公開第2017/215900A1号パンフレットから、セルハウジングの構築において長く知られている。対照的に、知られていないことは、本明細書で提案されるような、集電体の長手方向縁部をハウジングカップの底部に直接取り付けることである。 The use of housing cups has long been known in the construction of cell housings, for example from WO 2017/215900 A1 mentioned at the outset. In contrast, what is not known is to attach the longitudinal edges of the current collector directly to the bottom of the housing cup, as proposed here.

本発明によれば、巻線の形の電極-セパレータアセンブリの両側の端面から突出する、正電極及び負電極の集電体縁部をそれぞれ、ハウジング部品に、すなわち、カップの底部、及び上述した閉鎖要素として機能する接触要素に直接結合させることが可能であり、好ましい。したがって、活性成分のためにセルハウジングの利用可能な内部容積を使用することは、その理論的な最適条件に近づく。 According to the invention, the current collector edges of the positive and negative electrodes, respectively, projecting from the opposite end faces of the electrode-separator assembly in the form of a winding are attached to the housing part, i.e. to the bottom of the cup, and to the above-mentioned A direct connection to the contact element functioning as a closure element is possible and preferred. Therefore, using the available internal volume of the cell housing for the active ingredient approaches its theoretical optimum.

ベース又は接触シートに対する第1の長手方向縁部のうちの他方の結合は、基本的には、接触要素に対する第1の長手方向縁部の結合の場合と同じ構築原理に従う。ここでは長手方向縁部はベース又は接触シートに隣接し、それにより、同様に、渦巻き状に巻かれた電極の場合、渦巻き状に延びる線状接触ゾーンがもたらされる。この線状且つ好ましくは渦巻き形状の接触ゾーンに沿って、又はそれを横断する方向に沿って、好適な溶接結合を用いて、ベースへの長手方向縁部の取り付けの均一性の最大化を実現することが可能である。 The connection of the other of the first longitudinal edges to the base or the contact sheet basically follows the same construction principle as the connection of the first longitudinal edge to the contact element. Here, the longitudinal edge adjoins the base or the contact sheet, which likewise results in a spirally extending linear contact zone in the case of a spirally wound electrode. Along or transversely to this linear and preferably spiral-shaped contact zone, suitable welded connections are used to maximize the uniformity of the attachment of the longitudinal edges to the base. It is possible to do so.

2つのカバーを有するハウジングの変形態様
本発明の更なる特に好ましい実施形態では、エネルギー貯蔵セルは、以下の3つの特徴a.~c.のうちの少なくとも1つを有する:
a. 管状ハウジング部品は、更なる端子円形開口部を有する。
b. セルは、この更なるトンネル開口部を閉鎖する、円形縁部を有する閉鎖要素を備える。
c. 更なる端子開口部用の閉鎖要素は、金属ディスクである又は金属ディスクを備え、その縁部は、金属製閉鎖要素の円形縁部の一部に対応する又はその一部を形成する。
直前の特徴a.~c.の組み合わせの実現が特に好ましい。
Variants of the housing with two covers In a further particularly preferred embodiment of the invention, the energy storage cell has the following three features: a. ~c. has at least one of:
a. The tubular housing part has a further terminal circular opening.
b. The cell comprises a closing element with a circular edge that closes off this further tunnel opening.
c. The further closure element for the terminal opening is or comprises a metal disc, the edge of which corresponds to or forms part of the circular edge of the metal closure element.
Previous feature a. ~c. Particularly preferred is the combination of the following.

本実施形態では、管状ハウジング部品は、閉鎖要素と共にハウジングカップを形成する。したがって、ハウジングは3つのハウジング部品から構成され、そのうちの1つは管状であり、他の2つ(接触要素及び閉鎖要素)は管状部分の端子開口部を閉鎖する。製造の観点からは、この方法は、ハウジングカップの場合とは異なり、管状ハウジング部品の製造のために深絞り工具を必要としないので、利点を提供する。第1の長手方向縁部のうちの他方を閉鎖要素に直接取り付ける場合、これは、基本的に、上述したハウジングカップのベースへの取り付けの場合と同じ利点をもたらす。 In this embodiment, the tubular housing part forms a housing cup with the closure element. The housing thus consists of three housing parts, one of which is tubular and the other two (contact element and closing element) close the terminal opening of the tubular part. From a manufacturing point of view, this method offers advantages since, unlike in the case of housing cups, deep drawing tools are not required for the manufacture of tubular housing parts. If the other of the first longitudinal edges is attached directly to the closure element, this essentially provides the same advantages as for the attachment of the housing cup to the base described above.

本実施形態における管状ハウジング部品は、好ましくは円筒状又は中空円筒状である。最も単純な実施形態における閉鎖要素は、円形円周を有する金属ディスクである。更に好ましくは、閉鎖要素の金属ディスクは、接触要素の金属ディスクと同様に形成されてもよい。 The tubular housing part in this embodiment is preferably cylindrical or hollow cylindrical. The closing element in the simplest embodiment is a metal disc with a circular circumference. Further preferably, the metal disc of the closure element may be formed similarly to the metal disc of the contact element.

いくつかの好ましい実施形態では、閉鎖要素、とりわけ金属ディスクは、半径方向内向きに曲げられた縁部を有してもよく、その結果、閉鎖要素は、例えばU字形断面を有する二層縁部領域を有する。 In some preferred embodiments, the closure element, in particular the metal disc, may have a radially inwardly bent edge, so that the closure element has a double-layered edge, for example with a U-shaped cross-section. Has an area.

更なる実施形態では、閉鎖要素、特に金属ディスクは、L字形断面を有するように90°曲げられた縁部を有してもよい。 In a further embodiment, the closure element, in particular the metal disc, may have an edge bent by 90° so as to have an L-shaped cross-section.

これらの特に好ましい実施形態の一発展形態では、エネルギー貯蔵セルは、以下の特徴a.~c.のうちの少なくとも1つを有する:
a. 閉鎖要素の金属ディスク、又は閉鎖要素を形成する金属ディスクは、その縁部が管状ハウジング部品の内側の円周方向接触ゾーンに沿って延びるように、管状ハウジング部品内に配置されている。
b. 金属ディスクの縁部は、円周方向溶接シームを介して管状ハウジング部品に接合されている。
c. 管状ハウジング部品は、閉鎖要素の縁部、とりわけ金属ディスクの縁部の周りに半径方向内向きに曲げられた円形縁部を備える。
より好ましくは、上記の特徴a.及びb.、及び適切な場合は、上記の特徴a.~c.が組み合わされて実現される。
In a development of these particularly preferred embodiments, the energy storage cell has the following characteristics: a. ~c. has at least one of:
a. The metal disc of the closure element, or the metal disc forming the closure element, is arranged within the tubular housing part in such a way that its edge extends along the inner circumferential contact zone of the tubular housing part.
b. The edge of the metal disk is joined to the tubular housing part via a circumferential weld seam.
c. The tubular housing part comprises a circular edge bent radially inward around the edge of the closure element, in particular the edge of the metal disc.
More preferably, the above characteristics a. and b. , and, if appropriate, the above features a. ~c. are realized by combining them.

したがって、この発展形態では、更なる端子開口部内に溶接することにより、閉鎖要素を固定することが好ましい。ここでも、円周方向溶接シームの場合、別個の密封要素は必要ない。 Therefore, in this development it is preferred to fix the closing element by welding into the further terminal opening. Again, in the case of circumferential welded seams, no separate sealing element is required.

この発展形態は、セルが上記の第1の閉鎖に関する変形態様に従って閉鎖された場合に特に好ましい。 This development is particularly preferred if the cell is closed according to the first closure variant described above.

閉鎖要素の縁部を半径方向に曲げることは、閉鎖要素の固定のためには必要ではない任意選択の手段であるが、それでもなお適切な場合がある。 Radial bending of the edges of the closure element is an optional measure that is not necessary for fixation of the closure element, but may nevertheless be appropriate.

一発展形態では、エネルギー貯蔵セルは、以下の特徴a.及びb.のうちの1つを有する:
a. 第1の長手方向縁部のうちの他方は、閉鎖要素の金属ディスク、又は閉鎖要素を形成する金属ディスクに直接隣接し、好ましくは溶接により金属ディスクに接合される。
b. 第1の長手方向縁部うちの他方は、金属ディスクに直接隣接する接触シートに溶接される。
In one development, the energy storage cell has the following characteristics a. and b. has one of:
a. The other of the first longitudinal edges directly adjoins the metal disk of the closure element or a metal disk forming the closure element and is preferably joined to the metal disk by welding.
b. The other of the first longitudinal edges is welded to the contact sheet directly adjacent to the metal disc.

原則として、接触要素の場合と同様に、第1の長手方向縁部のうちの他方の長手方向縁部と、金属ディスク又は閉鎖要素との間に、接触シートを介した間接的接続のみが存在することもここでは可能である。この場合、好ましくは、接触シートと、閉鎖要素、とりわけ閉鎖要素の金属ディスクとの間の直接溶接による直接接続がある。ここでは、接触シートは、上記の接触要素の場合の対応部分のように構成されてもよい。 As a rule, as in the case of contact elements, there is only an indirect connection between the other of the first longitudinal edges and the metal disc or closure element via the contact sheet. It is also possible to do so here. In this case there is preferably a direct connection between the contact sheet and the closure element, in particular the metal disc of the closure element, by direct welding. Here, the contact sheet may be constructed like the counterpart in the case of the contact element described above.

ここでも、金属ディスクに対する又は閉鎖要素の接触シートに対する第1の長手方向縁部のうちの他方の結合は、基本的に、接触要素に対する第1の長手方向縁部の結合の場合と同じ構築原理に従う。長手方向縁部は金属ディスク又は接触シートに隣接し、それにより、渦巻き状に巻かれた電極の場合、渦巻き状に延びる線状接触ゾーンがもたらされる。この線状且つ好ましくは渦巻き形状の接触ゾーンに沿って、又はそれを横断する方向に沿って、好適な溶接結合を用いて、金属ディスクに対する又は閉鎖要素の接触シートに対する長手方向縁部の取り付けの均一性の最大化を実現することが可能である。 Here too, the connection of the other of the first longitudinal edges to the metal disc or to the contact sheet of the closure element is basically the same construction principle as in the case of the connection of the first longitudinal edge to the contact element. Follow. The longitudinal edge adjoins a metal disk or contact sheet, which in the case of a spirally wound electrode results in a spirally extending linear contact zone. Along or transversely to this linear and preferably spiral-shaped contact zone, the attachment of the longitudinal edge to the metal disc or to the contact seat of the closure element is carried out using suitable welded connections. It is possible to achieve maximum uniformity.

ハウジング材料
とりわけ本発明のセルがリチウムイオン電池として構成される場合、ハウジングカップ、金属ディスク及び/又は接触シート、並びに閉鎖要素又はその構成要素を製造するための材料の選択は、対応するハウジング部品にアノード集電体が取り付けられるか又はカソード集電体が取り付けられるかに依存する。好ましい材料は、原則として、集電体自体を製造するための材料と同じある。したがって、前述したハウジング部品は、例えば、以下の材料から構成されてもよい:
合金アルミニウム又は非合金アルミニウム、合金チタン又は非合金チタン、合金ニッケル又は非合金ニッケル、合金銅又は非合金銅、ステンレス鋼(例えば、1.4303又は1.4404タイプ)、ニッケルめっき鋼。
Housing Materials In particular when the cell of the invention is configured as a lithium-ion battery, the choice of materials for manufacturing the housing cup, the metal disc and/or the contact sheet, as well as the closing element or its components, depends on the corresponding housing parts. It depends on whether an anode current collector or a cathode current collector is installed. Preferred materials are, in principle, the same as those for manufacturing the current collector itself. Thus, the aforementioned housing parts may, for example, be composed of the following materials:
Alloyed or unalloyed aluminum, alloyed or unalloyed titanium, alloyed or unalloyed nickel, alloyed or unalloyed copper, stainless steel (eg 1.4303 or 1.4404 type), nickel plated steel.

加えて、ハウジング及びその構成要素は、多層材料(「クラッド材料」)から構成されてもよく、例えば、1層の鋼、及び1層のアルミニウム又は銅を含む。これらの場合、アルミニウムの層又は銅の層は、例えば、ハウジングカップの内側又はハウジングカップのベースを形成する。
更に好適な材料が当業者には知られている。
In addition, the housing and its components may be constructed from multiple layers of material ("cladding material"), including, for example, one layer of steel and one layer of aluminum or copper. In these cases, the aluminum layer or the copper layer forms, for example, the inside of the housing cup or the base of the housing cup.
Further suitable materials are known to those skilled in the art.

電極の好ましい構成
自由縁部ストリップでは、対応する集電体の金属は、好ましくは、対応する電極材料を含まない。いくつかの好ましい実施形態では、自由縁部ストリップでは、対応する集電体の金属は覆われておらず、その結果、自由縁部ストリップは、例えば接触要素又は閉鎖要素に対する上述した溶接による電気的接触を伴う接続のために利用可能である。
Preferred configuration of electrodes In free edge strips, the metal of the corresponding current collector is preferably free of corresponding electrode material. In some preferred embodiments, the free edge strip does not cover the metal of the corresponding current collector, so that the free edge strip is electrically conductive, for example by welding as described above to the contact element or the closure element. Available for connections involving contact.

いくつかの更なる実施形態では、自由縁部ストリップにおける対応する集電体の金属は、代わりに、集電体をコーティングしている材料よりも熱安定性がより高く且つ対応する集電体上に配置される電極材料とは異なる支持材料で、少なくともいくつかの領域においてコーティングされていてもよい。 In some further embodiments, the metal of the corresponding current collector in the free edge strip is instead more thermally stable than the material coating the current collector and It may be coated in at least some areas with a support material different from the electrode material disposed on.

本明細書において「熱安定性がより高い」は、集電体の金属が溶融する温度において、支持材料がその固体状態を保持していることを意味する。したがって、支持材料は、金属よりも高い融点を有するか、又は支持材料は、金属が既に溶融している温度においてのみ昇華若しくは分解するかのいずれかである。 As used herein, "more thermally stable" means that the support material retains its solid state at the temperature at which the metal of the current collector melts. Therefore, either the support material has a higher melting point than the metal, or the support material sublimes or decomposes only at temperatures where the metal is already molten.

本発明との関連で使用可能な支持材料は、原則として、支持材料でコーティングされる表面を構成する金属よりも高い融点を有するならば、そのような金属又は金属合金であり得る。しかしながら、多くの実施形態では、本発明のエネルギー貯蔵セルは、好ましくは以下の特徴a.~d.のうちの少なくとも1つを有する:
a. 支持材料は、非金属材料である。
b. 支持材料は、電気絶縁材料である。
c. 非金属材料は、セラミック材料、ガラスセラミック材料、又はガラスである。
d. セラミック材料は、酸化アルミニウム(Al)、酸化チタン(TiO)、窒化チタン(TiN)、チタン窒化アルミニウム(TiAlN)、酸化ケイ素、特に二酸化ケイ素(SiO)、又はチタン炭窒化物(TiCN)である。
Support materials that can be used in connection with the present invention can in principle be metals or metal alloys, provided that they have a higher melting point than the metal constituting the surface to be coated with the support material. However, in many embodiments, the energy storage cell of the present invention preferably has the following features: a. ~d. has at least one of:
a. The support material is a non-metallic material.
b. The support material is an electrically insulating material.
c. The non-metallic material is a ceramic material, a glass-ceramic material, or a glass.
d. Ceramic materials include aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), titanium nitride (TiN), titanium aluminum nitride (TiAlN), silicon oxide, especially silicon dioxide (SiO 2 ), or titanium carbonitride ( TiCN).

本発明によれば、支持材料は、より好ましくは、直前の特徴b.に従い、とりわけ好ましくは、直前の特徴d.に従う。 According to the invention, the support material more preferably comprises the immediately preceding feature b. Particularly preferably according to the immediately preceding feature d. Follow.

用語「非金属材料」は、とりわけ、プラスチック、ガラス、及びセラミック材料を包含する。 The term "non-metallic material" encompasses plastic, glass, and ceramic materials, among others.

本明細書との関連において、用語「電気絶縁材料」は、広く解釈されるべきである。原則として、電気絶縁材料は、任意の電気絶縁材料を包含し、とりわけポリマーを含む。 In the context of this specification, the term "electrically insulating material" should be interpreted broadly. In principle, electrically insulating material includes any electrically insulating material, especially polymers.

本明細書との関連において、用語「セラミック材料」は、広く解釈されるべきである。具体的には、セラミック材料は、炭化物、窒化物、酸化物、シリサイド、又はこれら化合物の混合物及び誘導体を意味すると理解される。 In the context of this specification, the term "ceramic material" should be interpreted broadly. In particular, ceramic materials are understood to mean carbides, nitrides, oxides, silicides or mixtures and derivatives of these compounds.

用語「ガラスセラミック材料」は、とりわけ、非晶質ガラス相中に埋め込まれた結晶状粒子を含む材料を意味する。 The term "glass-ceramic material" means, inter alia, a material comprising crystalline particles embedded in an amorphous glass phase.

用語「ガラス」は、原則として、上記で定義した熱安定性に関する基準を満たし、且つ、セル中に存在するいかなる電解液に対しても化学的に安定な、任意の無機ガラスを意味する。 The term "glass" in principle means any inorganic glass that meets the criteria regarding thermal stability as defined above and is chemically stable towards any electrolyte present in the cell.

より好ましくは、アノード集電体は銅又は銅合金から構成される一方で、同時に、カソード集電体はアルミニウム又はアルミニウム合金から構成され、支持材料は酸化アルミニウム又は酸化チタンである。 More preferably, the anode current collector is composed of copper or a copper alloy, while at the same time the cathode current collector is composed of aluminum or an aluminum alloy and the support material is aluminum oxide or titanium oxide.

アノード集電体及び/又はカソード集電体の自由縁部ストリップが支持材料のストリップでコーティングされていることが更に好ましい場合がある。 It may further be preferred that the free edge strips of the anode current collector and/or the cathode current collector are coated with a strip of support material.

主領域、とりわけ、アノード集電体及びカソード集電体のストリップ状の主領域は、好ましくは、集電体の対応する縁部又は長手方向縁部に平行に延びている。好ましくは、ストリップ状の主領域は、アノード集電体及びカソード集電体のエリアの少なくとも90%にわたって、より好ましくは少なくとも95%にわたって延びている。 The main regions, in particular the strip-like main regions of the anode and cathode current collectors, preferably extend parallel to the corresponding edges or longitudinal edges of the current collectors. Preferably, the strip-like main region extends over at least 90%, more preferably over at least 95% of the area of the anode current collector and cathode current collector.

いくつかの好ましい実施形態では、支持材料は、好ましくはストリップ状の主領域に直に沿ってストリップ状に又はライン状に適用されるが、露出領域を完全に覆うことはなく、その結果、対応する集電体の金属は長手方向縁部に沿って直に露出される。 In some preferred embodiments, the support material is applied in strips or lines, preferably directly along the main area of the strip, but does not completely cover the exposed area, so that the corresponding The metal of the current collector is exposed directly along the longitudinal edges.

エネルギー貯蔵セルの他の好ましい構成
本発明のエネルギー貯蔵セルは、ボタン電池であってもよい。ボタン電池は円筒状であり、その直径よりも小さい高さを有する。その高さは、好ましくは4mm~15mmの範囲にある。ボタン電池は、5mm~25mmの範囲内の直径を有することが更に好ましい。ボタン電池は、例えば、腕時計、補聴器、及びワイヤレスヘッドホンなどの小型電子装置に電気エネルギーを供給するのに好適である。
Other preferred configurations of the energy storage cell The energy storage cell of the present invention may be a button battery. A button cell is cylindrical and has a height smaller than its diameter. Its height is preferably in the range 4 mm to 15 mm. More preferably, the button cell has a diameter within the range of 5 mm to 25 mm. Button batteries are suitable for supplying electrical energy to small electronic devices such as watches, hearing aids, and wireless headphones, for example.

リチウムイオン電池の形態の本発明のボタン電池の公称容量は、一般に最大1500mAhである。公称容量は、好ましくは100mAh~1000mAhの範囲、より好ましくは100~800mAhの範囲にある。 The nominal capacity of button cells of the invention in the form of lithium ion cells is generally up to 1500 mAh. The nominal capacity is preferably in the range 100mAh to 1000mAh, more preferably in the range 100 to 800mAh.

しかしながら、より好ましくは、本発明のエネルギー貯蔵セルは、円筒状円形セルである。円筒状円形セルは、その直径よりも大きい高さを有する。円筒状円形セルは、冒頭で挙げた、高エネルギーを要求する用途にとって、例えば、自動車セクターにおいて、又は電動自転車用に、又は電動工具用にとりわけ好適である。 More preferably, however, the energy storage cell of the invention is a cylindrical circular cell. A cylindrical circular cell has a height that is greater than its diameter. Cylindrical round cells are particularly suitable for the high-energy demanding applications mentioned at the outset, for example in the automotive sector or for electric bicycles or for power tools.

円形セルの形のエネルギー貯蔵セルの高さは、好ましくは15mm~150mmの範囲にある。円筒状円形セルの直径は、好ましくは10mm~60mmの範囲にある。これらの範囲内で、例えば、18×65(mm単位での直径×高さ)、又は21×70(mm単位での直径×高さ)、又は32×700(mm単位での直径×高さ)、又は32×900(mm単位での直径×高さ)の形状ファクタが特に好ましい。これらの形状ファクタを有する円筒状円形セルは、自動車における電気駆動部に電力供給するのに特に好適である。 The height of the energy storage cell in the form of a circular cell is preferably in the range 15 mm to 150 mm. The diameter of the cylindrical circular cell is preferably in the range 10 mm to 60 mm. Within these ranges, for example 18 x 65 (diameter x height in mm), or 21 x 70 (diameter x height in mm), or 32 x 700 (diameter x height in mm) ), or a form factor of 32×900 (diameter×height in mm) is particularly preferred. Cylindrical circular cells with these shape factors are particularly suitable for powering electric drives in motor vehicles.

リチウムイオン電池の形態の本発明の円筒状円形セルの公称容量は、好ましくは最大90000mAhである。21×70の形状ファクタの場合、リチウムイオン電池としての一実施形態におけるセルは、好ましくは1500mAh~7000mAhの範囲、より好ましくは3000~5500mAhの範囲の公称容量を有する。18×65の形状ファクタの場合、リチウムイオン電池としての一実施形態におけるセルは、好ましくは1000mAh~5000mAhの範囲、より好ましくは2000~4000mAhの範囲の公称容量を有する。 The nominal capacity of the cylindrical round cell of the invention in the form of a lithium ion battery is preferably up to 90 000 mAh. For a 21×70 form factor, the cell in one embodiment as a lithium ion battery preferably has a nominal capacity in the range 1500mAh to 7000mAh, more preferably in the range 3000 to 5500mAh. For a form factor of 18×65, the cell in one embodiment as a lithium ion battery preferably has a nominal capacity in the range of 1000 mAh to 5000 mAh, more preferably in the range of 2000 to 4000 mAh.

欧州連合では、二次電池の公称容量に関する製造業者情報は厳しく規制されている。例えば、二次ニッケルカドミウム電池の公称容量に関する情報は、IEC/EN 61951-1及びIEC/EN 60622標準規格に従う測定値に基づき、二次ニッケル水素電池の公称容量に関する情報はIEC/EN 61951-2標準規格に従う測定値に基づき、二次リチウム電池の公称容量に関する情報はIEC/EN 61960標準規格に従う測定値に基づき、二次鉛蓄電池の公称容量に関する情報はIEC/EN 61056-1標準規格に従う測定値に基づく。本発明における公称容量に関するいかなる図面も、好ましくは、同様にこれら標準規格に基づく。 In the European Union, manufacturer information regarding the nominal capacity of secondary batteries is strictly regulated. For example, information on the nominal capacity of secondary nickel-cadmium batteries is based on measurements according to the IEC/EN 61951-1 and IEC/EN 60622 standards, and information on the nominal capacity of secondary nickel-metal hydride batteries is based on measurements according to IEC/EN 61951-1 and IEC/EN 60622 standards. Information on the nominal capacity of secondary lithium batteries is based on measurements according to the standard IEC/EN 61960; information on the nominal capacity of secondary lead-acid batteries is based on measurements according to the IEC/EN 61056-1 standard. Based on value. Any drawings relating to nominal capacity in the present invention are preferably based on these standards as well.

本発明のセルが円筒状円形セルである実施形態では、アノード集電体、カソード集電体、及びセパレータは、好ましくはリボン状であって、好ましくは以下の寸法を有する:
・ 0.5m~25mの範囲の長さ、
・ 30mm~145mmの範囲の幅。
この場合、第1の長手方向縁部に沿って延び電極材料が設けられていない自由縁部ストリップは、好ましくは5000μm以下の幅を有する。
In embodiments where the cell of the invention is a cylindrical round cell, the anode current collector, cathode current collector, and separator are preferably ribbon-shaped and preferably have the following dimensions:
・Length ranging from 0.5m to 25m,
- Width ranging from 30mm to 145mm.
In this case, the free edge strip extending along the first longitudinal edge and not provided with electrode material preferably has a width of 5000 μm or less.

18×65の形状ファクタを有する円筒状円形セルの場合、集電体は、好ましくは以下を有する:
・ 56mm~62mm、好ましくは60mmの幅、及び、
・ 2m以下、好ましくは1.5m以下の長さ。
For a cylindrical round cell with a shape factor of 18x65, the current collector preferably has:
- a width of 56 mm to 62 mm, preferably 60 mm, and
- Length of 2 m or less, preferably 1.5 m or less.

21×70の形状ファクタを有する円筒状円形セルの場合、集電体は、好ましくは以下を有する:
・ 56mm~68mm、好ましくは65mmの幅、及び、
・ 3m以下、好ましくは2.5m以下の長さ。
For a cylindrical round cell with a shape factor of 21x70, the current collector preferably has:
- a width of 56 mm to 68 mm, preferably 65 mm, and
- Length of 3 m or less, preferably 2.5 m or less.

本発明の特に好ましい実施形態では、本発明のエネルギー貯蔵セルは以下の特徴を有する:
a. 接触要素は、更なる圧力閾値を超えると、圧力がハウジングから逃げることができる安全弁を備える。
In a particularly preferred embodiment of the invention, the energy storage cell of the invention has the following characteristics:
a. The contact element comprises a safety valve that allows pressure to escape from the housing if a further pressure threshold is exceeded.

この安全弁は、例えば、セルの爆発を防止するために、セルにおける定義された正圧にて割れて開くことができる破裂メンブレン、破裂十字、又は類似の意図された断裂サイトであってもよい。 This safety valve may be, for example, a rupture membrane, a rupture cross, or similar intended rupture site that can be cracked open at a defined positive pressure in the cell to prevent the cell from exploding.

より好ましくは、接触要素の金属ディスクは、特に意図された断裂サイトの形で、安全弁を含んでもよい。 More preferably, the metal disc of the contact element may include a safety valve in the form of a specifically intended rupture site.

プリズムの実施形態
第1に電極のうちの1つへの接触接続のために、同時にハウジング部品として役立ち、且つCID機能を有する、接触要素の使用は、円筒状ハウジングを有するエネルギー貯蔵セルに制限されない。むしろ、プリズム状ハウジングにより取り囲まれ2つ以上の同一の電極-セパレータアセンブリから形成された積層体を備えるエネルギー貯蔵要素が、そのような接触要素を備えることも可能である。
Prism Embodiment The use of the contact element, which simultaneously serves as a housing part and has a CID function, firstly for the contact connection to one of the electrodes, is not restricted to energy storage cells with a cylindrical housing. . Rather, it is also possible for an energy storage element comprising a laminate surrounded by a prismatic housing and formed from two or more identical electrode-separator assemblies to be provided with such contact elements.

したがって、本発明はまた、以下の特徴a.~l.を有するエネルギー貯蔵要素を含む:
a. エネルギー貯蔵要素は、アノード/セパレータ/カソードのシーケンスを有する少なくとも2つの電極-セパレータアセンブリを備える。
b. アセンブリのアノードは、好ましくは矩形であり、その各々が、アノード集電体縁部を有するアノード集電体を備える。
c. アノード集電体は各々が、負電極材料の層が設けられた主領域と、対応するアノード集電体縁部に沿って延び電極材料が設けられていない自由縁部ストリップと、を備える。
d. アセンブリのカソードは、好ましくは矩形であり、その各々が、カソード集電体縁部を有するカソード集電体を備える。
e. カソード集電体は各々が、正電極材料の層が設けられた主領域と、対応するカソード集電体縁部に沿って延び電極材料が設けられていない自由縁部ストリップと、を有する。
f. 少なくとも2つの電極-セパレータアセンブリは、積層された形態であり、アセンブリの積層体は、2つの端子部を有する。
g. 電極-セパレータアセンブリの積層体は、プリズム状ハウジングにより取り囲まれている。
h. アノード及びカソードは、アノード集電体縁部が端子部のうちの一方から突出し、カソード集電体縁部が端子部のうちの他方から突出するように、互いに設計され及び/又は配置されている。
i. エネルギー貯蔵要素は、これらのアノード集電体縁部又はこれらのカソード集電体縁部に直接接触している金属製接触要素を備える。
j. 接触要素は、溶接により縁部に結合され、縁部に直接接触している。
k. 接触要素は、ハウジングの部品として機能する。
l. 接触要素は、縁部に電気的に接続され、溶接により接触要素に結合され、ハウジング内の圧力が閾値を超えたときに、これら縁部への電気的接触の喪失を伴って曲がる、金属製メンブレンを備える。
接触要素及びその構成要素に関しては、本発明のエネルギー貯蔵セルの場合と同様に、同じ好ましい発展形態が適用可能である。
Accordingly, the invention also comprises the following features a. ~l. Contains an energy storage element with:
a. The energy storage element comprises at least two electrode-separator assemblies having an anode/separator/cathode sequence.
b. The anodes of the assembly are preferably rectangular and each includes an anode current collector having an anode current collector edge.
c. Each anode current collector comprises a main region provided with a layer of negative electrode material and a free edge strip extending along the corresponding anode current collector edge and free of electrode material.
d. The cathodes of the assembly are preferably rectangular and each includes a cathode current collector having a cathode current collector edge.
e. The cathode current collectors each have a main area provided with a layer of positive electrode material and a free edge strip extending along the corresponding cathode current collector edge and free of electrode material.
f. The at least two electrode-separator assemblies are in a stacked configuration, and the stack of assemblies has two terminal portions.
g. The electrode-separator assembly stack is surrounded by a prismatic housing.
h. The anode and cathode are designed and/or arranged with respect to each other such that the anode current collector edge projects from one of the terminal parts and the cathode current collector edge projects from the other of the terminal parts. .
i. The energy storage elements include metallic contact elements in direct contact with their anode current collector edges or their cathode current collector edges.
j. The contact element is connected to the edge by welding and is in direct contact with the edge.
k. The contact element functions as a part of the housing.
l. The contact elements are made of metal, electrically connected to the edges and bonded to the contact elements by welding, bending with loss of electrical contact to these edges when the pressure in the housing exceeds a threshold value. Equipped with a membrane.
Regarding the contact element and its components, the same preferred developments are applicable as in the case of the energy storage cell of the invention.

本発明の更なる特徴及び利点が、請求項から、及び以下の本発明の好ましい実施例の説明を図面と併せることにより明らかになるであろう。本明細書における個々の特徴は、各々を個別に、又は互いに組み合わせて実現されてもよい。 Further features and advantages of the invention will become apparent from the claims and from the following description of preferred embodiments of the invention in conjunction with the drawings. The individual features herein may be implemented individually or in combination with each other.

本発明による接触要素の正面からの斜視図の断面図である。1 is a cross-sectional view of a front perspective view of a contact element according to the invention; FIG. 図1に示す接触要素、及びそれに固定された集電体縁部の、部分的な断面図である。2 is a partial cross-sectional view of the contact element shown in FIG. 1 and a current collector edge secured thereto; FIG. 接触シートの一実施形態の上面図である。FIG. 2 is a top view of one embodiment of a contact sheet. 接触要素の金属ディスクの一実施形態の上面図である。FIG. 3 is a top view of one embodiment of a metal disk of a contact element. 上述した本発明の第3の好ましい変形態様における本発明のエネルギー貯蔵セルの図(断面図)である。FIG. 6 is a diagram (cross-sectional view) of the energy storage cell of the present invention in the third preferred variant of the present invention described above;

図1及び図2は、金属ディスク111、金属製端子カバー112、シール103、及びスペーサ要素129を備える接触要素110を示す。金属ディスク111及び端子カバー112はそれぞれ、円形の円周を有する。端子カバー112の縁部は、半径方向内向きに曲げられた金属ディスク111の縁部により取り囲まれていてもよい。金属ディスク111の縁部及び端子カバー112の縁部は集合的に接触要素110の縁部を形成する。シール103は引っ張られて接触要素の縁部を覆っている。 1 and 2 show a contact element 110 comprising a metal disc 111, a metal terminal cover 112, a seal 103 and a spacer element 129. The metal disk 111 and the terminal cover 112 each have a circular circumference. The edges of the terminal cover 112 may be surrounded by the edges of the metal disk 111 that are bent radially inward. The edge of the metal disk 111 and the edge of the terminal cover 112 collectively form the edge of the contact element 110. Seal 103 is stretched over the edge of the contact element.

スペーサ要素は、電池ハウジング内に電解液を導入する役割を担うことができる開口部161を閉鎖する。液密なシールを保証するために、スペーサ要素129は、この目的のために、金属ディスク111に溶接又はハンダ付けされてもよい。 The spacer element closes the opening 161, which can serve to introduce the electrolyte into the cell housing. To ensure a liquid-tight seal, the spacer element 129 may be welded or soldered to the metal disc 111 for this purpose.

金属ディスク111及び端子カバー112は、内部空間116を包囲している。金属ディスク111は、圧力がその下側に作用したときに、内部空間116内に曲がることができる。実装された状態では、下側は電池ハウジングの内部に面している。 Metal disk 111 and terminal cover 112 surround interior space 116 . The metal disc 111 can bend into the internal space 116 when pressure is applied to its underside. In the assembled state, the lower side faces the interior of the battery housing.

内部空間116は閉鎖されていない。その代わりに、端子カバー112は、接触要素110が設けられているセルの環境に対して圧力をバランスさせることができる少なくとも1つの開口部139を備える。その結果、メンブレンとして機能する金属ディスク111が曲がって内部空間116内に入ったとき、内部空間116内にはいかなる背圧の蓄積も生じない。 Internal space 116 is not closed. Instead, the terminal cover 112 comprises at least one opening 139 that allows pressure to be balanced against the environment of the cell in which the contact element 110 is provided. As a result, when the metal disk 111 functioning as a membrane bends into the interior space 116, no back pressure builds up within the interior space 116.

閾値を下回る圧力においても金属ディスク111が曲がることを防止するために、スペーサ要素129が設けられる。スペーサ要素は、好ましくは、その端部のうちの一方で金属ディスク111に当接し、別の端部で端子カバー112に当接し、メンブレンが曲がって内部116に入ることが早すぎないように防止する。例えば、スペーサ要素129は、メンブレン上での所定の圧力で破損する又は可塑的に変形するプラスチック部品又は金属部品であってもよい。 A spacer element 129 is provided to prevent the metal disc 111 from bending even at pressures below a threshold value. The spacer element preferably abuts the metal disk 111 at one of its ends and the terminal cover 112 at the other end to prevent the membrane from bending too quickly into the interior 116. do. For example, the spacer element 129 may be a plastic or metal part that breaks or plastically deforms at a given pressure on the membrane.

金属ディスク111は、ビードの形のチャネル形状窪み179を有する。このビードの領域において、集電体縁部115aは溶接されている。 The metal disk 111 has a channel-shaped depression 179 in the form of a bead. In the area of this bead, the current collector edge 115a is welded.

図3に示す接触シート113は星形であり、中央部113aと、ストリップ状であって星形構成の3つの延長部113bとを備える。接触シート113は、ストリップ状の延長部113b上のライン113cに沿って集電体の縁部に溶接されてもよい。接触シートは、例えば、シートから打ち抜かれたものであってもよく、好ましくは平坦である。 The contact sheet 113 shown in FIG. 3 is star-shaped and comprises a central portion 113a and three extensions 113b in the form of strips and in a star-shaped configuration. The contact sheet 113 may be welded to the edge of the current collector along the line 113c on the strip-like extension 113b. The contact sheet may, for example, be stamped from a sheet and is preferably flat.

図4に示す金属ディスク111は、集電体の縁部への接触接続を改善することを目的とする3つの細長いビード111cを備える。ビード111cは、同様に星形に配置されている。金属ディスク111は、ビード111c内のラインに沿って集電体の縁部に溶接されてもよい。 The metal disk 111 shown in FIG. 4 comprises three elongated beads 111c intended to improve the contact connection to the edges of the current collector. The beads 111c are similarly arranged in a star shape. The metal disk 111 may be welded to the edge of the current collector along a line within the bead 111c.

図5に示すエネルギー貯蔵セル100は、中空円筒状ハウジング部品101を備え、これは、ハウジングカップ107の部品であり、円形ベース107a及び(縁部101aにより画定される)円形開口部を備える。ハウジングカップ107は、深絞りした部品である。ハウジングカップ107は接触要素110と共に内部137を取り囲み、内部では、巻線の形の電極-セパレータアセンブリ104が軸方向に整列している。接触要素110は、円形縁部及び接触シート113を有する金属ディスク111を包含する。 The energy storage cell 100 shown in FIG. 5 comprises a hollow cylindrical housing part 101, which is part of a housing cup 107, with a circular base 107a and a circular opening (defined by an edge 101a). Housing cup 107 is a deep drawn part. The housing cup 107 together with the contact element 110 surrounds an interior 137 in which the electrode-separator assembly 104 in the form of a winding is axially aligned. Contact element 110 includes a metal disc 111 with a circular edge and a contact sheet 113.

電極-セパレータアセンブリ104は、2つの端子端面を有する円筒状巻線の形であり、端子端面の間に、円周方向に巻かれたジャケットが延び、これは、中空円筒状ハウジング部品101の内側に隣接している。電極-セパレータアセンブリは、正電極及び負電極、並びにセパレータ118及び119から形成され、各々がリボン状であり渦巻き状に巻かれている。 The electrode-separator assembly 104 is in the form of a cylindrical winding with two terminal end faces, between which a circumferentially wound jacket extends, which is inside the hollow cylindrical housing part 101. Adjacent to. The electrode-separator assembly is formed from positive and negative electrodes and separators 118 and 119, each ribbon-shaped and spirally wound.

電極-セパレータアセンブリ104の2つの端面104b及び104cは、セパレータ118及び119の長手方向縁部により形成される。集電体115及び125は、これらの端面から突出している。対応する過剰な長さは、d1及びd2と特定される。集電体115及び125が端面104b及び104cから突出できることを確実にするために、リボン状のアノード及びリボン状のカソードは、電極-セパレータアセンブリ104内で互いにオフセットされた配置にある。 Two end faces 104b and 104c of electrode-separator assembly 104 are formed by the longitudinal edges of separators 118 and 119. Current collectors 115 and 125 protrude from these end faces. The corresponding excess lengths are identified as d1 and d2. To ensure that current collectors 115 and 125 can protrude from end faces 104b and 104c, the ribbon anode and ribbon cathode are offset from each other within electrode-separator assembly 104.

アノード集電体115は、電極-セパレータアセンブリ104の上端面104bから突出し、カソード集電体125は下端面104cから突出している。主領域においてストリップ状のアノード集電体115には、負電極材料155の層が設けられている。主領域においてストリップ状のカソード集電体125には、正電極材料123の層が設けられている。アノード集電体115は、その長手方向縁部115aに沿って延び電極材料155が設けられていない縁部ストリップ117を有する。その代わりに、セラミック支持材料のコーティング165がここに適用され、それにより、この領域における集電体は安定化される。カソード集電体125は、その長手方向縁部125aに沿って延び、電極材料123が設けられていない、縁部ストリップ121を有する。その代わりに、セラミック支持材料のコーティング165が、ここにも適用される。 Anode current collector 115 projects from upper end surface 104b of electrode-separator assembly 104, and cathode current collector 125 projects from lower end surface 104c. In the main region, the strip-shaped anode current collector 115 is provided with a layer of negative electrode material 155. A strip-shaped cathode current collector 125 in the main region is provided with a layer of positive electrode material 123 . The anode current collector 115 has an edge strip 117 extending along its longitudinal edge 115a and free of electrode material 155. Instead, a coating 165 of ceramic support material is applied here, thereby stabilizing the current collector in this area. The cathode current collector 125 has an edge strip 121 extending along its longitudinal edge 125a and free of electrode material 123. Instead, a coating 165 of ceramic support material is applied here as well.

アノード集電体115の縁部115aは、その全長にわたって接触シート113に直接接触し、溶接により接触シートに結合されている。したがって、接触要素110は、同時に、アノードの電気的接触接続のために、及びハウジング部品として機能する。 The edge 115a of the anode current collector 115 is in direct contact with the contact sheet 113 over its entire length and is bonded to the contact sheet by welding. The contact element 110 therefore serves at the same time for the electrical contact connection of the anode and as a housing part.

カソード集電体125の縁部125aは、その全長にわたってベース107aに直接接触し、溶接によりベースに結合されている。したがって、ベース107aは、ハウジングの部品としてだけでなく、カソードの電気的接触接続のためにも機能する。 The edge 125a of the cathode current collector 125 is in direct contact with the base 107a over its entire length and is coupled to the base by welding. The base 107a thus serves not only as a part of the housing, but also for the electrical contact connection of the cathode.

ハウジング部品101及び110は、シール103により互いに電気的に絶縁されている。ハウジング部品101の縁部101aは、シール103により取り囲まれた金属ディスク111の縁部の周りで半径方向内向きに曲げられ、金属ディスク111を管状ハウジング部品101の円形開口部内に固定している。管状ハウジング部品101は、軸方向において、円周方向に巻かれたジャケット104aが管状ハウジング部品の内側に隣接するセクションと、環状シール103が管状ハウジング部品の内側に隣接する接触セクションとを備える。環状シール103は、接触セクションでは、接触要素110の縁部110a及び管状ハウジング部品101の内側によって、環状シール上に加えられる圧力の結果として、圧縮された形にある。 Housing parts 101 and 110 are electrically isolated from each other by seal 103. The edge 101a of the housing part 101 is bent radially inward around the edge of the metal disc 111 surrounded by the seal 103, securing the metal disc 111 within the circular opening of the tubular housing part 101. The tubular housing part 101 comprises, in the axial direction, a section where a circumferentially wrapped jacket 104a adjoins the inside of the tubular housing part and a contact section where an annular seal 103 adjoins the inside of the tubular housing part. The annular seal 103 is in a compressed configuration in the contact section as a result of the pressure exerted on it by the edge 110a of the contact element 110 and the inside of the tubular housing part 101.

接触セクションの直下に、ハウジング部品101は円周方向ビード133を備える。ビード133は、あまり顕著ではなく、ハウジング壁の厚さ未満だけ、ハウジング部品101の内側の内部137へと突出している。 Immediately below the contact section, the housing part 101 is provided with a circumferential bead 133. The bead 133 is less pronounced and projects into the inner interior 137 of the housing part 101 by less than the thickness of the housing wall.

金属ディスク111は、その中央において、双安定ばね要素の形の金属製メンブレン151を包含する。メンブレン151は内部137に向かって曲がり、接触シート113に接触している。内部137の圧力が閾値を超えると、メンブレン151は外向きに曲がり、金属ディスク111と接触シート113との間の電気的接続は切断される。金属ディスク111と接触シート113との間の電気的接触が、メンブレン151を介してだけ可能なことを確実にするために、接触要素110は、スペーサ189を更に備える。スペーサは、プラスチックリングである。 The metal disk 111 includes in its center a metal membrane 151 in the form of a bistable spring element. Membrane 151 bends toward interior 137 and contacts contact sheet 113 . When the pressure in the interior 137 exceeds a threshold, the membrane 151 bends outward and the electrical connection between the metal disc 111 and the contact sheet 113 is broken. In order to ensure that an electrical contact between the metal disk 111 and the contact sheet 113 is possible only via the membrane 151, the contact element 110 further comprises a spacer 189. The spacer is a plastic ring.

スペーサ189、接触シート113、及び金属ディスク111により境界が定められた空間が、内部137と通信接続にあることを確実にするために、接触シート113は穴187を備える。 Contact sheet 113 is provided with holes 187 to ensure that the space bounded by spacer 189, contact sheet 113, and metal disk 111 is in communication connection with interior 137.

Claims (13)

以下の特徴を有するエネルギー貯蔵セル(100)であって:
a.前記セルは、アノード/セパレータ/カソードのシーケンスを有する電極-セパレータアセンブリ(104)を備える、
b.前記電極-セパレータアセンブリ(104)は、2つの端子端面(104b、104c)及び巻かれたジャケット(104a)を有する円筒状巻線の形をとる、
c.前記セルは、端子円形開口部(101c)を有する金属製の管状ハウジング部品(101)を備えるハウジングを備える、
d.巻線の形をとる前記電極-セパレータアセンブリ(104)は、前記ハウジング内において、前記巻かれたジャケット(104a)が前記管状ハウジング部品(101)の内側(101b)に隣接するように軸方向に整列されている、
e.前記アノードはリボン状であり、第1の長手方向縁部(115a)及び第2の長手方向縁部を有するリボン状のアノード集電体(115)を備える、
f.前記アノード集電体(115)は、負電極材料(155)の層が設けられたストリップ状の主領域と、前記第1の長手方向縁部(115a)に沿って延び前記電極材料(155)が設けられていない自由縁部ストリップ(117)と、を備える、
g.前記カソードはリボン状であり、第1の長手方向縁部(125a)及び第2の長手方向縁部を有するリボン状のカソード集電体(125)を備える、
h.前記カソード集電体(125)は、正電極材料(123)の層が設けられたストリップ状の主領域と、前記第1の長手方向縁部(125a)に沿って延び前記電極材料(123)が設けられていない自由縁部ストリップ(121)と、を備える、
i.前記アノード及び前記カソードは、前記アノード集電体(115)の前記第1の長手方向縁部(115a)が前記端子端面(104b、104c)のうちの一方を越え、前記カソード集電体(125)の前記第1の長手方向縁部(125a)が前記端子端面(104b、104c)のうちの他方を越えるように、前記電極-セパレータアセンブリ(104)内で互いに形成され及び/又は配置されている、
j.前記セルは、前記第1の長手方向縁部(115a、125a)のうちの1つに直接接触し、前記長手方向縁部に溶接により接続している、少なくとも部分的に金属製の接触要素(110)を備える、
そして、以下の追加の特徴的な特徴:
k.前記接触要素(110)は、円形縁部(110a)を備え、前記管状ハウジング部品(101)の前記端子円形開口部(101c)を気密且つ液密な形で閉鎖する、及び、
l.前記接触要素(110)は、前記第1の長手方向縁部(115a、125a)のうちの1つに電気的に接続され、前記ハウジング内の圧力が閾値を超えたときに、前記第1の長手方向縁部(115a、125a)に対する前記接触要素の電気的接触の喪失を伴って曲がる、金属製メンブレン(111、151)である、又はそれを含む
を有する、エネルギー貯蔵セル(100)。
An energy storage cell (100) having the following characteristics:
a. The cell comprises an electrode-separator assembly (104) having an anode/separator/cathode sequence;
b. said electrode-separator assembly (104) is in the form of a cylindrical winding having two terminal end faces (104b, 104c) and a wound jacket (104a);
c. said cell comprises a housing comprising a metallic tubular housing part (101) with a terminal circular opening (101c);
d. The electrode-separator assembly (104) in the form of a winding is axially arranged within the housing such that the wound jacket (104a) is adjacent to the inside (101b) of the tubular housing part (101). are aligned,
e. the anode is ribbon-shaped and comprises a ribbon-shaped anode current collector (115) having a first longitudinal edge (115a) and a second longitudinal edge;
f. Said anode current collector (115) has a strip-shaped main region provided with a layer of negative electrode material (155) and a strip-shaped main region provided with a layer of negative electrode material (155) extending along said first longitudinal edge (115a) and comprising a layer of said electrode material (155). a free edge strip (117), which is not provided with a free edge strip (117);
g. the cathode is ribbon-shaped and comprises a ribbon-shaped cathode current collector (125) having a first longitudinal edge (125a) and a second longitudinal edge;
h. Said cathode current collector (125) has a strip-shaped main region provided with a layer of positive electrode material (123) and a strip-shaped main region provided with a layer of positive electrode material (123) extending along said first longitudinal edge (125a) and comprising a layer of said electrode material (123). a free edge strip (121), which is not provided with a free edge strip (121);
i. The anode and the cathode are such that the first longitudinal edge (115a) of the anode current collector (115) extends beyond one of the terminal end faces (104b, 104c) and the cathode current collector (125) ) are formed and/or arranged together in said electrode-separator assembly (104) such that said first longitudinal edge (125a) of said terminal end faces (104b, 104c) extends over the other of said terminal end faces (104b, 104c). There is,
j. Said cell has an at least partially metallic contact element ( 110),
And the following additional distinctive features:
k. The contact element (110) has a circular edge (110a) and closes the terminal circular opening (101c) of the tubular housing part (101) in an air-tight and liquid-tight manner, and
l. The contact element (110) is electrically connected to one of the first longitudinal edges (115a, 125a) and is configured to contact the first longitudinal edge when the pressure in the housing exceeds a threshold value. An energy storage cell (100) comprising, being or comprising a metallic membrane (111, 151), bending with loss of electrical contact of said contact element to the longitudinal edges (115a, 125a).
以下の追加の特徴:
a.前記接触要素(110)は、メンブレンとして、金属ディスク(111)、更には端子カバー(112)を備え、それぞれが円形の円周を有する、
b.前記金属ディスク(111)は、前記第1の長手方向縁部(115a、125a)のうちの一方に直接接触し、溶接により前記長手方向縁部に結合されている、
c.前記金属ディスク(111)及び前記端子カバー(112)は内部空間(116)を包囲し、前記閾値を超えると前記金属ディスク(111)は前記内部空間内に曲がる、
d.前記閾値を下回ると前記内部空間(116)内への曲がりを防止し、前記閾値を超えると崩壊及び/又は圧縮される、少なくとも1つのスペーサ要素(129)が、前記内部空間(116)内に配置されている
を有する、請求項1に記載のエネルギー貯蔵セル。
Additional features below:
a. Said contact element (110) comprises as a membrane a metal disk (111) and also a terminal cover (112), each having a circular circumference.
b. the metal disk (111) is in direct contact with one of the first longitudinal edges (115a, 125a) and is connected to the longitudinal edge by welding;
c. the metal disk (111) and the terminal cover (112) surround an internal space (116), and when the threshold is exceeded, the metal disk (111) bends into the internal space;
d. at least one spacer element (129) in said interior space (116) which prevents bending into said interior space (116) below said threshold value and collapses and/or compresses when said threshold value is exceeded; 2. The energy storage cell of claim 1, wherein the energy storage cell comprises:
以下の追加の特徴:
a.前記金属ディスク(111)は、その一方の側面上にチャネル及び/又はドット形状の少なくとも1つの窪み(179)を有し、前記窪みは、その他方の側面上において線状及び/又はドット形状の少なくとも1つの隆起として突出している、
b.前記金属ディスク(111)は、前記少なくとも1つの隆起を有する前記側面により前記第1の長手方向縁部(115a、125a)のうちの一方に隣接する、
c.前記少なくとも1つの隆起、及び前記第1の長手方向縁部(115a、125a)のうちの一方は、少なくとも1つの溶接ポイント及び/又は少なくとも1つの溶接シームを介して接合される
のうちの少なくとも1つを有する、請求項2に記載のエネルギー貯蔵セル。
Additional features below:
a. The metal disk (111) has at least one channel- and/or dot-shaped depression (179) on one side thereof, and the depression has a linear and/or dot-shaped depression on the other side. prominent as at least one protuberance,
b. said metal disk (111) adjoins one of said first longitudinal edges (115a, 125a) by said side surface having said at least one ridge;
c. at least one of said at least one ridge and said first longitudinal edge (115a, 125a) being joined via at least one weld point and/or at least one weld seam. 3. The energy storage cell of claim 2, comprising:
以下の追加の特徴:
a.前記金属ディスク(111)は、その一方の側面上に複数のチャネル形状の窪み(179)を、好ましくは星形構成で有し、前記窪みは、その他方の側面上に線状の隆起として突出している、
b.前記金属ディスク(111)は、前記第1の長手方向縁部(115a、125a)のうちの一つへの前記金属ディスク(111)の溶接の結果として、前記チャネル形状の窪み(179)の各々に少なくとも1つの溶接シームを備える
を有する、請求項3に記載のエネルギー貯蔵セル。
Additional features below:
a. Said metal disk (111) has on one side thereof a plurality of channel-shaped depressions (179), preferably in a star-shaped configuration, said depressions projecting as linear ridges on the other side. ing,
b. Said metal disc (111) has a respective one of said channel-shaped recesses (179) as a result of welding of said metal disc (111) to one of said first longitudinal edges (115a, 125a). 4. The energy storage cell of claim 3, wherein the energy storage cell comprises at least one welded seam.
以下の追加の特徴:
a.前記接触要素(110)は、前記金属ディスク(111)だけでなく接触シート(113)も備える、
b.前記接触シート(113)は、前記第1の長手方向縁部(115a、125a)のうちの1つに直接接触し、溶接により前記長手方向縁部に結合されている、
c.前記接触シート(113)は星形であり、中央部113aと、ストリップ状であって星形構成の少なくとも3つの延長部113bとを備える、
d.前記金属ディスク(111)は、その一方の側面上に、前記チャネル形状の窪み(179)に加えて、星形の窪みを有し、前記星形の窪み内に前記接触シート(113)が位置する、
e.前記金属ディスク(111)と前記接触シート(113)との間に配置された少なくとも1つの絶縁手段が、ストリップ状の前記延長部を前記金属ディスクから絶縁している、
f.前記金属ディスク(111)と前記接触シート(113)の前記中央部とは、溶接により互いに直接結合されている
のうちの少なくとも1つを有する、請求項2~4のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵セル。
Additional features below:
a. the contact element (110) comprises not only the metal disc (111) but also a contact sheet (113);
b. the contact sheet (113) is in direct contact with one of the first longitudinal edges (115a, 125a) and is connected to the longitudinal edge by welding;
c. said contact sheet (113) is star-shaped and comprises a central part 113a and at least three extensions 113b in the form of a strip and in a star-shaped configuration;
d. The metal disk (111) has on one side thereof, in addition to the channel-shaped depression (179), a star-shaped depression, in which the contact sheet (113) is located. do,
e. at least one insulating means arranged between said metal disk (111) and said contact sheet (113) insulating said strip-shaped extension from said metal disk;
f. 5. According to any one of claims 2 to 4, the metal disc (111) and the central part of the contact sheet (113) have at least one of the following: directly connected to each other by welding. Energy storage cell.
以下の追加の特徴:
a.前記接触要素(110)は、メンブレンとして、金属ディスク(111)、更には端子カバー(112)を備え、それぞれが円形の円周を有する、
b.前記接触要素(110)は、前記第1の長手方向縁部(115a、125a)のうちの1つに直接接触し、溶接により前記長手方向縁部に結合されている、接触シート(113)を備える、
c.前記金属ディスク(111)及び前記端子カバー(112)は内部空間(116)を包囲し、前記閾値を超えると前記金属ディスク(111)は前記内部空間内に曲がる、
d.前記閾値を下回ると前記内部空間(116)内への曲がりを防止し、前記閾値を超えると崩壊及び/又は圧縮される、少なくとも1つのスペーサ要素(129)が、前記内部空間(116)内に配置されている、
e.前記金属ディスク(111)及び前記接触シート(113)は、溶接により互いに直接結合されている
を有する、請求項1に記載のエネルギー貯蔵セル。
Additional features below:
a. Said contact element (110) comprises as a membrane a metal disk (111) and also a terminal cover (112), each having a circular circumference.
b. Said contact element (110) comprises a contact sheet (113) in direct contact with one of said first longitudinal edges (115a, 125a) and connected to said longitudinal edge by welding. prepare,
c. the metal disk (111) and the terminal cover (112) surround an internal space (116), and when the threshold is exceeded, the metal disk (111) bends into the internal space;
d. at least one spacer element (129) in said interior space (116) which prevents bending into said interior space (116) below said threshold value and collapses and/or compresses when said threshold value is exceeded; is placed,
e. Energy storage cell according to claim 1, characterized in that the metal disk (111) and the contact sheet (113) are directly connected to each other by welding.
以下の追加の特徴:
a.前記接触要素(110)は、円形の円周を有する金属ディスク(111)、及び接触シート(113)を備える、
b.前記接触シート(113)は、前記第1の長手方向縁部(115a、125a)のうちの1つに直接接触し、溶接により前記長手方向縁部に結合されている、
c.前記金属ディスク(111)及び前記接触シート(113)は、少なくとも1つの電気的に絶縁されたスペーサ(189)により互いに分離されている、
d.前記金属ディスク(111)は、前記金属製メンブレン(151)を備える、又はいくつかの領域において前記メンブレン(151)として形成されている、
e.前記メンブレン(151)は、前記閾値を超えるまで、前記接触シート(113)に電気的に(好ましくは直接)接触している
を有する、請求項1に記載のエネルギー貯蔵セル。
Additional features below:
a. The contact element (110) comprises a metal disk (111) with a circular circumference and a contact sheet (113),
b. the contact sheet (113) is in direct contact with one of the first longitudinal edges (115a, 125a) and is connected to the longitudinal edge by welding;
c. the metal disk (111) and the contact sheet (113) are separated from each other by at least one electrically insulating spacer (189);
d. said metal disk (111) is provided with said metal membrane (151) or is formed as said membrane (151) in some areas;
e. Energy storage cell according to claim 1, characterized in that the membrane (151) is in electrical (preferably direct) contact with the contact sheet (113) until the threshold value is exceeded.
以下の追加の特徴:
a.前記メンブレン(151)は、前記閾値を超えると、第1の安定状態から第2の安定又は準安定状態に変化するばね要素の形をとる
を有する、請求項7に記載のエネルギー貯蔵セル。
Additional features below:
a. Energy storage cell according to claim 7, wherein the membrane (151) has the form of a spring element that changes from a first stable state to a second stable or metastable state when the threshold value is exceeded.
以下の追加の特徴:
a.前記接触要素(110)は、前記金属ディスク(111)に加えて、円形の円周を有する端子カバー(112)を備える、
b.前記金属ディスク(111)及び前記端子カバー(112)は内部空間(116)を包囲し、前記閾値を超えると前記メンブレン(151)は前記内部空間内に曲がる
を有する、請求項7又は8に記載のエネルギー貯蔵セル。
Additional features below:
a. The contact element (110) comprises, in addition to the metal disc (111), a terminal cover (112) with a circular circumference.
b. 9. According to claim 7 or 8, the metal disc (111) and the terminal cover (112) surround an internal space (116), and the membrane (151) has a bending into the internal space when the threshold is exceeded. energy storage cells.
以下の追加の特徴:
a.前記セルは、前記接触要素(110)の前記円形縁部(110a)を取り囲む電気絶縁材料で作製された環状シール(103)を備える、
b.前記環状シール(103)が円周方向接触ゾーンに沿って前記管状ハウジング部品(101)の前記内側(101b)に隣接するように、前記接触要素(110)は、前記シール(103)と共に、前記管状ハウジング部品(101)内に配置され、前記接触要素(110)は、前記シール(103)と共に、前記管状ハウジング部品(101)の前記端子円形開口部(101c)を密封する
を有する、請求項1~9のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵セル。
Additional features below:
a. The cell comprises an annular seal (103) made of electrically insulating material surrounding the circular edge (110a) of the contact element (110).
b. The contact element (110) together with the seal (103) adjoins the inner side (101b) of the tubular housing part (101) along a circumferential contact zone. 10. Arranged in a tubular housing part (101), said contact element (110) having, together with said seal (103), sealing said terminal circular opening (101c) of said tubular housing part (101). Energy storage cell according to any one of 1 to 9.
以下の追加の特徴:
a.前記接触要素(110)は、その前記縁部(110a)が前記管状ハウジング部品(101)の前記内側(101b)の円周方向接触ゾーンに沿って延びるように、前記管状ハウジング部品(101)内に配置されている、
b.前記接触要素(110)の前記縁部(110a)は、円周方向溶接シームを介して前記管状ハウジング部品(101)に接合されている(101)
を有する、請求項1~9のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵セル。
Additional features below:
a. Said contact element (110) is arranged within said tubular housing part (101) such that said edge (110a) thereof extends along a circumferential contact zone of said inner side (101b) of said tubular housing part (101). located in
b. The edge (110a) of the contact element (110) is joined (101) to the tubular housing part (101) via a circumferential weld seam.
Energy storage cell according to any one of claims 1 to 9, comprising:
以下の追加の特徴:
a.前記接触要素(110)は、更なる圧力閾値を超えると、圧力が前記ハウジングから逃げることができる安全弁を備える
を有する、請求項1~11のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵セル。
Additional features below:
a. Energy storage cell according to any of the preceding claims, wherein the contact element (110) comprises a safety valve that allows pressure to escape from the housing if a further pressure threshold is exceeded.
以下の追加の特徴:
a.前記金属製メンブレン(111;151)は、前記閾値を超えると、第1の安定状態から第2の安定又は準安定状態に変化するばね要素の形をとる
を有する、請求項1に記載のエネルギー貯蔵セル。
Additional features below:
a. Energy according to claim 1, characterized in that the metallic membrane (111; 151) has the form of a spring element that changes from a first stable state to a second stable or metastable state when the threshold value is exceeded. storage cell.
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